Научно-образовательный центр высоких биомедицинских технологий
Лаборатория новых методов физиологических исследований
Лаборатория создана в 2011 году в рамках Программы стратегического развития ПетрГУ.
Миссия
Лаборатория занимается R&D в области новых методов исследования и анализа биологического сигнала, фундаментальными и прикладными исследованиями в области нейрофизиологии и неврологии, а также интегративной физиологии человека и животных.
Актуальность
Актуальность исследований заключается в разработке инновационных, более чувствительных и удобных методов ранней диагностики и методов физической медицины для реабилитации двигательных, автономных и когнитивных расстройств человека.
Сотрудничество и направления научной работы
1. Проект NeuroEMG (ранее EMG-Parkinson)
Создан для улучшения методов обнаружения паркинсонизма на ранней стадии, на основе инновационных нелинейных методов анализа ЭМГ. Концентратором и базой является Технополис Куопио (Университет Восточной Финляндии, UEF), кафедра прикладной физики (Department of Applied Physics), на основе которой действует BSAMIG (Biosignal Analysis and Medical Imaging Group).
Сотрудничество длится с 2006 г., когда профессор А.Ю.Мейгал был приглашен в консорциум по доклинической диагностике паркинсонизма на основе нелинейных параметров электромиограммы (ЭМГ) (EMG-Parkinson).
В состав консорциума входят: Университет Восточной Финляндии, Пекинский Университет (КНР), Чжецзянский Университет (КНР), Beth Israel Deaconess Medical Center Гарвардской медицинской школы (Гарвардский Университет, Бостон, США), клиники университетов Куопио, Тампере, Хельсинки, Петрозаводский государственный университет (Россия). В разное время Консорциум финансировался из Академии Финляндии, фонда Tekes Finnwell, General Electrics.
В консорциум входит также фирма-производитель ЭМГ-аппаратуры (MEGA Electronics Ltd., Kuopio, http://www.megaemg.com/) и Клиника Университета Куопио (KYS).
Участники с финской и российской стороны: Pasi Karjalainen (руководитель проекта), Alexander Meigal (ПетрГУ), Saara Rissanen (ведущий ученый), Mika Tarvainen (специалист по обработке сигнала), Verneri Ruonala (PhD студент), Markku Kankaanpaa (инициатор проекта, сейчас в Клинике Университета Тампере), Olavi Airaksinen (зав. отделением нейрореабилитации в Клинике Университета Куопио), Arto Remes (MEGA Electronics Ltd.).
Проект инициирован Markku Kankaanpää (Tampere University Hospital, Tampere, Finland) в 2005 г. на основе работ Чарльза Уэббера и Джозефа Збилута (Rush University, USA) по RQA (Recurrence Quantitative Analysis) и других в виде нелинейных параметров (разные виды энтропии, корреляционная размерность, фрактальная размерность, детерминизм).
В настоящее время проект по диагностике болезни Паркинсона дополняется совместной работой области кинематики движения человека при болезни Паркинсона в сотрудничестве с Институтом Высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (лаборатория математической нейробиологии обучения, зав. лабораторией д.б.н. Фролов А.А.). Планируется проведение совместных исследований на базе лаборатории НМФИ.
Создание мышечного информационного канала (МИК) о состоянии ЦНС на основе нелинейной динамики интерференционной поверхностной электромиограммы
Это направление является развитием темы по диагностике болезни Паркинсона в область дифференциальной диагностики эссенциального тремора (ЭТ) и создания мышечного канала информации о состоянии ЦНС. В качестве модельной патологии избрана шизофрения. М.н.с. лаборатории Г.Г.Мирошниченко и врач-психиатр А.П.Кузьмина (кафедра неврологии и психиатрии ПетрГУ) в сотрудничестве с проф. М.М.Буркиным занимаются разработкой диагностики шизофрении по особенностям нейромышечного статуса, на основе измерения энтропии и фрактальных свойств ЭМГ.
2. Проекты в области гравитационной и космической физиологии: "Марс-500" и другие
В 2010 г. проф. А.Ю.Мейгал был приглашен в качестве эксперта-участника проекта "Марс-500", который был организован ГНЦ РФ «Институт медико-биологических проблем» РАН. А.Ю.Мейгал отвечал за ЭМГ-аппаратуру, обучал экипаж, составлял инструкции, получал данные, анализировал их. По результатам проекта были сделаны доклады на нескольких конференциях, посвященных проекту, в том числе на 19-м симпозиуме IAA Humans in Space (7-12 July 2013) (Кельн, Германия)
В настоящее время проект переходит в плоскость практического применения наработок, сделанных в ходе проекта "Марс-500", на международной космической станции (ISS/Mars). В содружестве с ИМБП продолжается разработка мер профилактики неблагоприятного действия невесомости на мышечную и костную ткань человека (грант РФФИ 13-04-02182 «Роль физических упражнений различной направленности в обеспечении физиологического статуса человека во время космического полета и после его завершения», проф. А.Мейгал – исполнитель).
Проф. А.Мейгал создал оригинальную концепцию, основанную на собственных данных и данных литературы, о внутриутробной невесомости (Baby Astronaut Hypothesis), согласно которой иммерсия в околоплодных водах может рассматриваться как модель временной невесомости. Как следствие, представлена концепция о том, что синергическое действие некоторых факторов среды проистекает из их внутриутробной синхронии (гипоксия, тепло, иммерсия, темнота и тишина, фетальный возраст). Данный набор факторов назван FM (Fast-Fetal-Microgravity-Moon-Mars) Соответственно, факторы, противоположные по модальности (нормо- и гипероксия, нормальная гравитация, холод, свет и звук, постнатальный период), которые действуют сразу после рождения на двигательную систему, образуют другой набор факторов – GE (1G gravity-Earth). Далее, по мере старения, наступает новая стратегия – SJ (slow-senescent-Jupiter). Показано, что охлаждение обладает гравитационным эквивалентом (до 0,2 G), что может быть использовано для профилактики мышечной атрофии при длительных межпланетных перелетах.
3. Нейронанотехнологии и инновационная деятельность
4. Возрастная и интегративная физиология
5. Спортивная физиология, физиология сердечно-сосудистой системы и экологическая физиология
Сотрудники на постоянной основе:
- Мейгал Александр Юрьевич, зав. лабораторией (замдиректора Института высоких биомедицинских технологий по научной работе, главный научный сотрудник), профессор кафедры физиологии человека и животных ПетрГУ;
- Мирошниченко Герман Георгиевич (младший научный сотрудник), выпускник физико-технического факультета ПетрГУ (2012).
Специализируется в области биологических приложений сигнала (электромиография), моделирования биосигнала. Владеет обработкой сигнала в среде MatLab. Участвует в исследованиях по созданию мышечного канала информации при шизофрении и решении обратных задач в области электромиографии, прошел стажировку в UEF (в декабре 2012 г.), получил приглашение на 7-недельные курсы по теории биосигнала в UEF (октябрь-декабрь 2013 г.).
