Экспериментальные данные последних лет свидетельствуют о чувствительности определенных
структур головного мозга к воздействию корпускулярных видов ионизирующих излучений. Актуальность исследований в этом направлении определяется рядом научно-практических задач, среди которых важное
место занимают планирование сеансов радиотерапии и радиохирургии, а также обеспечение радиационной
безопасности длительных пилотируемых полетов в дальнем космосе. Несмотря на интенсивное
исследование различных аспектов радиационного повреждения ЦНС, неизученными остаются многие
молекулярные и клеточные механизмы ответа мозга на облучение. Особую сложность представляет
изучение наиболее ранних этапов взаимодействия ионизирующих излучений со структурными элементами
нервных клеток на временах порядка 1 пс – 1 мкс после облучения. Столь ранние стадии радиационного
воздействия весьма затруднительны для экспериментального изучения, однако крайне важны для оценки
дальнейшего развития радиационного эффекта в ЦНС. В настоящей работе с применением методов
имитационного моделирования исследованы микродозиметрические характеристики взаимодействия
протонов, ионов углерода (12C) и железа (56Fe) различных энергий с молекулами ионотропных рецепторов
глутамата NMDA и AMPA. С использованием программного комплекса Geant4-DNA, позволяющего
моделировать прохождение треков заряженных частиц через различные биологические объекты,
исследованы физико-химические процессы, происходящие во внутренней среде рецепторов на временах от
10–12 до 10–6 с после облучения. Для выполнения микродозиметрических расчетов использовалось
дополнение «pdb4dna» к программному комплексу Geant4-DNA, позволяющее создавать объемные модели
молекул рецепторов на основе данных об их структуре. С помощью предложенных методов оценено
микрораспределение энергии и локальной дозы облучения в отдельных молекулах рецепторов при
воздействии частиц с физическими характеристиками, соответствующими сеансам радиотерапии или
наблюдаемым в спектре галактических космических лучей в условиях дальнего космоса. С помощью
выполненных расчетов показано, что структура рецепторов является важным фактором, определяющим
характер накопления локальной дозы облучения в молекулах. Полученные результаты свидетельствуют о
возможности повреждения молекулярной структуры рецепторов, потенциально препятствующем
нормальному их функционированию как в ранние, так и в поздние периоды после облучения.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 17-29-01005 офи_м).