Cотрудники института
 
 
 
   

Казанцев Виктор Борисович
заведующий лабораторией
д.ф.м.н.

Образование:
Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, 1996.
Специальность: 01.04.03 – радиофизика
1996-1999 – аспирантура ННГУ
1999 – кандидатская диссертация “Структуры, волны и их взаимодействие в многослойных активных решетках”, специальность 01.04.03- радиофизика, научный руководитель – профессор Некоркин Владимир Исаакович
2005 - докторская диссертация “Кооперативные эффекты нелинейной динамики активных многоэлементных систем: структуры, волны, хаос, управление”, специальность 01.04.03- радиофизика.

Область научных интересов:
Нейронаука, математические модели нейронов и нейронных сетей, нейрогибридные системы, нейрон-глиальные взаимодействия, колебания и волны в нейродинамике

Профессиональная карьера:
1999-2001, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, ассистент,
2001-настоящее время,  Институт прикладной физики РАН, научный сотрудник, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией
2006- настоящее время, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, заведующий кафедрой нейродинамики и нейробиологии биологического факультета, www.neuro.nnov.ru (по совместительству).

Награды, премии, гранты:
2001 – Медаль РАН для молодых ученых
1999 – настоящее время. Руководитель инициативных научных проектов РФФИ, ФЦП
2010 – настоящее время. Со-руководитель работ по гранту Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих учёных в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования (“мегагрант” http://www.brain-ecm.com/index.php/ru/).
Приглашенный ученый – профессор А.Э. Дитятев.

Педагогическая деятельность:
Курс лекций “Теория колебаний для биофизиков” , 3 курс Отделения Биофизики БФ ННГУ
Специальный курс лекций “Математические модели нейрон-глиальных систем”, 4 курс Отделения Биофизики БФ ННГУ, 1 курс магистратуры РФ ННГУ.

Количество публикаций:
72 статьи в российских и зарубежных реферируемых журналах
5 учебно-методических разработок

Наиболее значительные работы и результаты:
 Обнаружен новый механизм возникновения спонтанных сигналов химической активности в сетях взаимодействующих клеток мозга. Установлено, что он связан с потерей устойчивости пространственно-однородного состояния равновесия через последовательный переход в положительную полуплоскость части комплексно-сопряженных пар из спектра собственных значений (бифуркация Андронова-Хопфа). В результате, в сети формируются пространственно-временные сигналы кальциевой активности с малым пространственным масштабом порядка межклеточных расстояний (20-30 мкм) и медленным временным ритмом (10 сек.), модулирующим в мозге распределение нейроактивных веществ.
(Kazantsev, PRE 2009; Matrosov & Kazantsev, Chaos 2011).

Показано, что нейронные сети, формируемые в диссоциированных культурах клеток гиппокампа способны генерировать спонтанные пачечные разряды. Установлено, что структура таких разрядов обладает повторяемостью в начале (паттерн активации) и в конце (паттерн деактивации) возникновения разряда. Рисунок паттернов обладает уникальностью (“спайковые подписи”), специфичной для данной нейронной сети, и отражает пути прохождения возбуждения по синаптической архитектуре сети (Pimashkin, et al. Frontiers of Comp Neurosci. 2011). 

На основе экспериментальных исследований в нейробиологии разработана модель взаимодействия нейронов мозга с активной внеклеточной средой (внеклеточным матриксом мозга). Установлено, что воздействие внеклеточных факторов (специфических молекул матрикса) приводит к эффективному регулированию средней частоты колебаний нейронного генератора на больших временных масштабах (сотни секунд и выше). Эти факторы обеспечивают формирование двух петель обратной связи: отрицательной – понижающей возбудимость нейрона при увеличении частоты спонтанных колебаний и положительной – увеличивающей чувствительность нейрона к входным воздействием при снижении частоты входных воздействий ниже критического уровня. Кроме того, учет активности внеклеточной среды приводит к бистабильности – сосуществованию двух устойчивых уровней частоты колебаний. Это позволяет утверждать, что внеклеточная среда может играть существенную роль в формировании и поддержании памяти. (Kazantsev et al. PLOS One 2012).

Предложена новая модель фазовоселективной синаптической пластичности, способная регулировать относительную фазу импульсов синаптически связанных нейронов. Модель основана на формировании двух петель обратной связи, изменяющих уровень деполяризации либо пресинаптического, либо постсинаптического нейронов, пропорционально рассогласованию времен/фаз возникновение импульсов относительно некоторой эталонной фазы (Kazantsev & Tyukin, PLOS One, 2012).

Предложена модель бинаправленной регуляции синаптической нейропередачи в мозге за счет активации астроцитов. Показано, что астроцит способен либо фасилитировать (усиливать), либо депрессировать (подавлять) передачу сигналов в синапсе. Этот эффект приводит также к возникновению бистабильности – сосуществованию двух устойчивых уровней активности нейронной сети (Gordleeva et al, Frontiers of Comp Neurosci 2012).

Живые нейронные сети, формируемые в диссоциированных культурах гиппокампа, способны к обучению – изменению характеристик ответа на внешнюю электрическую стимуляцию (Pimashkin et al, Frontiers of Neural Circuits, 2013).

Статьи в рецензируемых изданиях 2009-2013 гг.

  1. Симонов А.Ю., Кастальский И.А., Миронов В.И., Прокин И.С., Пимашкин А.С.,  Мухина И.В., Казанцев В.Б. Сигнальные процессы в мозге: обработка многоканальных данных и виртуальные нейронные сети // Вестник Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского. – 2013. – Т. 3. (в печати).
  2. Morozova E.O., Morozov O.A., Kazantsev V.B. Stimulation of signal transmission in the model of neurons interacting with an active transistor substrate // Radiophysics and Quantum Electronics. – 2013. – С. 1-10.
  3. Kazantsev V.B., Gordleeva S.Y., Stasenko S.V. & Dityatev A.E. Appearance of multistability in a neuron model with network feedback // JETP letters. – 2013. – Т. 96. – №. 11. – С. 739-742.
  4. Pimashkin A., Gladkov A., Mukhina I. & Kazantsev V. Adaptive enhancement of learning protocol in hippocampal cultured networks grown on multielectrode arrays // Frontiers in Neural Circuits. – 2013. – Т. 7. – С. 87.
  5. Kazantsev V., Gordleeva S., Stasenko S. & Dityatev A. A homeostatic model of neuronal firing governed by feedback signals from the extracellular matrix // PloS one. – 2012. – Т. 7. – №. 7. – С. e41646.
  6. Simonov A., Kastalskiy I., Kazantsev V. Pattern retrieval in a three-layer oscillatory network with a context dependent synaptic connectivity // Neural Networks. – 2012. – Т. 33. – С. 67-75.
  7. Prokin I.S., Kazantsev V.B. Analysis of pulsed-signal transmission in a system of interacting neural oscillators with frequency-dependent connections // Radiophysics and Quantum Electronics. – 2012. – Т. 54. – №. 11. – С. 763-772.
  8. Kazantsev V., Tyukin I. Adaptive and phase selective spike timing dependent plasticity in synaptically coupled neuronal oscillators // PloS one. – 2012. – Т. 7. – №. 3. – С. e30411.
  9. Kazantsev V.B., Tchakoutio Nguetcho A.S., Jacquir S., Binczak S. & Bilbault J.M. Active spike transmission in the neuron model with a winding threshold manifold // Neurocomputing. – 2012. – Т. 83. – С. 205-211.
  10. Tyukin I.Y., Kazantsev V.B. Precise Self-tuning of Spiking Patterns in Coupled Neuronal Oscillators // Mathematical Modelling of Natural Phenomena. – 2012. – Т. 7. – №. 06. – С. 67-94.
  11. Матросов В.В., Гордлеева С.Ю., Казанцев В.Б. Кальциевые колебания в астроцитах. Часть 2. Динамика взаимодействующих кальциевых генераторов // Известия высших учебных заведений. – 2012. – Т. 20. – №. 3.
  12. Матросов В.В., Гордлеева С.Ю., Казанцев В.Б. Кальциевые колебания в астроцитах. Часть 1. Астроцит как генератор кальциевых колебаний // Известия высших учебных заведений. – 2012. – Т. 20. – № 3. – С. 29-39.
  13. Pimashkin A.S., Gladkov A.A., Mukhina I.V., Burtsev M.S., Ilyin V.A. & Kazantsev V.B. Experimental model of neuronal network learning in dissociated hippocampal cultures // Mathematical Biology and Bioinformatics. – 2012. – Т. 7. – №. 2. – С. 545-553.
  14. Gordleeva S.Y., Stasenko S.V., Semyanov A.V., Dityatev A.E. & Kazantsev V.B. Bi-directional astrocytic regulation of neuronal activity within a network // Frontiers in computational neuroscience. – 2012. – Т. 6. – С. 92.
  15. Kazantsev V.B., Asatryan S.Y. Bistability induces episodic spike communication by inhibitory neurons in neuronal networks // Physical Review E. – 2011. – Т. 84. – №. 3. – С. 031913.
  16. Pisarchik A.N., Jaimes-Reategui R., Sevilla-Escoboza R., García-Lopez J.H. & Kazantsev V.B. Optical fiber synaptic sensor // Optics and Lasers in Engineering. – 2011. – Т. 49. – №. 6. – С. 736-742.
  17. Simonov A.Y., Kazantsev V.B. Model of the appearance of avalanche bioelectric discharges in neural networks of the brain // JETP letters. – 2011. – Т. 93. – №. 8. – С. 470-475.
  18. Kalintseva Y.I., Potanina A.V., Pimashkin A.S., Zaharov Y.N., Mukhina I.V., Kazantsev V.B. & Semyanov A.V. Spontaneous and glutamate evoked calcium oscillations in rat hippocampal astrocytes // Moscow University Biological Sciences Bulletin. – 2011. – Т. 66. – №. 2. – С. 55-56.
  19. Matrosov V.V., Kazantsev V.B. Bifurcation mechanisms of regular and chaotic network signaling in brain astrocytes // Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. – 2011. – Т. 21. – №. 2. – С. 023103-023103-11.
  20. Ведунова М.В., Коротченко С.А., Балашова А.Н., Исакова А.О., Хаспеков Л.Г., Казанцев В.Б. & Мухина И.В. Влияние кратковременной глюкозной депривации на функционирование нейронной сети первичной культуры гиппокампа на мультиэлектродной матрице // Современные технологии в медицине. – 2011. – №. 2. – С. 7-13.
  21. Прокин И.С., Казанцев В.Б. Анализ передачи импульсных сигналов в системе взаимодействующих нейронных генераторов с частотно-зависимыми связями // Известия вузов. Радиофизика. – 2011. – Т. 54, № 11. – С.848-858.
  22. Симонов А.Ю., Пимашкин А.С., Корягина Е.А., Прокин И.С., Миронов В.И., Кастальский И.А., Савихин С.А., Терентьев А.Б., Иудин Д.И., Мухина И.В., Казанцев В.Б. Эффекты сетевой сигнализации в моделях спонтанно развивающихся нейрональных сетей в диссоциированных культурах клеток мозга. // Лекции по нейроинформатике по материалам Школы-семинара “Современные проблемы нейроинформатики” XIII Всероссийской научно-технической конференции “Нейроинформатика-2011”, 2011. — С. 138–184.
  23. Корягина Е.А., Пимашкин А.С., Казанцев В.Б. & Мухина И.В. Динамика вызванной биоэлектрической активности нейронных сетей in vitro // Вестник Нижегородского университета. – 2011. – №.2 . – С. 254-261.
  24. Pimashkin A., Kastalskiy I., Simonov A., Koryagina E., Mukhina I. & Kazantsev V. Spiking signatures of spontaneous activity bursts in hippocampal cultures // Frontiers in computational neuroscience. – 2010. – Т. 5:46. – С. 1-12.
  25. Simonov A.Y., Pimashkin A.S., Kazantsev V.B. Cluster associative memory formation in a three-layer network of phase oscillators // Biophysics. – 2010. – Т. 55. – №. 2. – С. 267-274.
  26. Симонов А.Ю., Миронов В.И., Мухина И.В., Казанцев В.Б. Математические модели нейросетевой активности с внеклеточным отведением потенциала. // Вестник Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского. – 2010. – Т. 2(2). – С. 585–590.
  27. Мухина И.В., Иудин Д.И., Захаров Ю.Н., Симонов А.Ю., Пимашкин А.С. & Казанцев В.Б. Стабильность и вариабильность паттернов сетевой активности развивающихся нейрональных сетей мозга: Биологические и математические модели // Труды научной сессии НИЯУ МИФИ-2010. – С. 184-192.
  28. Kazantsev V.B., Mukhina I.V., Zaytsev Y.V. & Galkina M.O. Emergence of spiking activity in a network of synaptically coupled neurons with axonal delays // Analysis and Control of Chaotic Systems. – 2009. – Т. 2. – №. 1. – С. 5-10.
  29. Kazantsev V.B. Spontaneous calcium signals induced by gap junctions in a network model of astrocytes // Physical Review E. – 2009. – Т. 79. – №. 1. – С. 010901.
  30. Казанцев В.Б., Воробьев А.В. Осцилляторная неустойчивость и спонтанные подпороговые колебания в сети диффузионно связанных кальциевых осцилляторов // Изв ВУЗов Прикладная Нелинейная Динамика, т. 2, N 17, c. 123-137, 2009.
  31. Мухина И.В., Казанцев В.Б., Хаспеков Л.Г., Захаров Ю.Н., Ведунова М.В., Митрошина Е.В., Коротченко С.А., Корягина Е.А. Мультиэлектродные матрицы – новые возможности в исследовании пластичности нейрональной сети. Современные технологии в медицине, №1, 2009, С. 8-15.

Другая информация (по желанию) 
Researcher ID :   L-1424-2013
Наукометрические показатели:
Индекс Хирша: h=10 (Web of Knowledge)
h=10  (elibrary.ru)
h=14 (Google Scholar)