Long-time changes of the thermal continentality index; the amplitudes and the phase of the seasonal temperature variation in Ukraine

Special features of spatial-temporal variations of continentality indices Gorczynsky and Johanson—Ringleb as well as an amplitude and phase of the seasonal change of temperature in the territory of Ukraine under conditions of global warming have been analyzed. Long-term empirical data (average month temperature) have been used obtained in the net of meteorological stations of Ukraine evenly located in the plain territory of Ukraine (height not more than 350 m above sea level) during the period 1900—2017. The changes of amplitude and phase of seasonal temperature variations were studied with the help of Fourier analysis.Проанализированы особенности пространственно-временных вариаций индексов континентальности Gorczynsky и Johanson-Ringleb, а также амплитуда и фаза сезонного изменения температуры на территории Украины в условиях глобального потепления. Для анализа использованы долгосрочные эмпирические данные (среднемесячная температура) полученные на сети метеорологических станций Украины, которые равномерно расположены на равнинной территории Украины (с высотой над уровнем моря не более 350 м) за период 1900-2017 гг. Изменения амплитуды и фазы колебаний сезонной температуры были исследованы с помощью анализа Фурье.Проаналізовані особливості просторово-часових варіацій індексів континентальності Gorczynsky та Johanson—Ringleb, а також амплітуди та фази сезонних варіацій температури на території України в умовах глобального потепління. Для аналізу використовуються довгострокові емпіричні дані (середньомісячна температура), що отримані на мережі метеорологічних станцій України, які рівномірно розташовані на рівнинній території України (з висотою над рівнем моря не більше 350 м) за період 1900—2017 рр. Зміни амплітуди та фази сезонних варіацій температури були досліджені за допомогою аналізу Фур'є

Роль гликозаминогликанов в межнейронных коммуникациях нейронных сетей гиппокампа

In the development of neurotechnologies, the search for applications for invasive neuroelectronic devices is relevant. One of the promising areas can be the development of ways of influencing intercellular communication, that is, not by acting on pre-, post- and extrasynaptic receptors, but on the extracellular matrix surrounding neurons and glia. For the development of bioelectronic pharmaceuticals, it is important to search for stimulation parameters at which a controlled change in the structural and functional parameters of the nervous tissue is possible. We considered one of the actual mechanisms of the molecular pathogenesis of SARS-CoV-2 infection - the induction of glycosaminoglycan metabolism. It is assumed that, getting into the olfactory epithelium and the olfactory bulbs of the brain, the virus is able to reach the structures of the central nervous system. When modeling changes in the enzymatic activity of hyaluronidase (0.1; 1.0; 10.0 U/ml) for 5 minutes in one of the key structures of the limbic system - the hippocampus (3-4-week-old ratpups, n = 64), the conditions for the transformation of intercellular contacts were revealed and evoked electrical activity of populations of CA1 region. The recorded development of synaptic plasticity processes has an adaptive potential at hyaluronidase concentrations not exceeding 1.0 U/ml.The in vitro method proposed in this work and a reasonable target for exposure - elements of the extracellular matrix, make it possible to simulate one of the mechanisms of the development of viral infection, optimize the process of preliminary screening of new medicinal substances that can minimize the risk of developing neuroinflammatory processes, and also substantiate the conditions for safe and/or therapeutic effects and electrical impulses on the elements of the nervous tissue.В развитии нейротехнологий актуальным является поиск приложений для устройств инвазивной нейроэлектроники. Одним из перспективных направлений может стать разработка способов влияния на межклеточные коммуникации, т. е. не за счет действия на пре-, пост- и внесинаптические рецепторы, а на внеклеточный матрикс, окружающий нейроны и глию. Для развития биоэлектронной фармацевтики важен поиск параметров стимуляции, при которых возможно контролируемое изменение структурно-функциональных параметров нервной ткани. Рассмотрели один из актуальных механизмов молекулярного патогенеза инфекции SARS-CoV-2 - индукцию метаболизма гликозаминогликанов. Предполагают, что, попадая в обонятельный эпителий и обонятельные луковицы мозга, вирус способен достичь структур центральной нервной системы. При моделировании изменения ферментативной активности гиалуронидазы (0,1; 1,0; 10,0 Ед/мл) в течение 5 мин в одной из ключевых структур лимбической системы - гиппокампе (3-4-недельных крысят, n = 64) выявлены условия трансформации межклеточных контактов и вызванной электрической активности популяций СА1 области. Зарегистрированное развитие процессов синаптической пластичности имеет адаптивный потенциал при концентрациях гиалуронидазы, не превышающих 1,0 Ед/мл.Предлагаемый в данной работе метод in vitro и обоснованная мишень для воздействия - элементы внеклеточного матрикса, позволяют смоделировать один из возможных механизмов развития вирусной инфекции, оптимизировать процесс предварительного скрининга новых лекарственных субстанций, а также обосновать условия безопасного и/или терапевтического воздействия электрическими импульсами на элементы нервной ткани

Реконструкция повреждений ротаторно-бицепитального комплекса при оперативном лечении переломов проксимального отдела плеча

The aim of the work was to improve the results of surgical treatment of patients having fractures of the proximal shoulder with the use of the approaches, including the reposition of bone fragments with adequate osteosynthesis and prevention of impingement syndrome, the reconstruction of all damaged structures of the rotator-bicipitale complex. A score assessment of the treatment results of 512 patients aged from 18 to 87 years old was performed, operated from 2004 to 2018 for the treatment of which the tactical approaches and the methods of surgical treatment developed by the authors aimed at restoring the rotator and bicipital elements were used. The use of the developed tactical approaches and methods made it possible to achieve a favorable outcome of treatment in 503 (98.2 %) patients. Thus, the reconstruction of injuries of the rotatory-bicipital complex is a promising way to improve the results of treatment in patients with fractures of the proximal shoulder.Улучшение результатов оперативного лечения пациентов с переломами проксимального отдела плеча, пролеченных с применением подходов, включающих в себя репозицию костных отломков с адекватным остеосинтезом и профилактикой импинджмент синдрома, реконструкцию всех повреждённых структур ротаторно-бицепитального комплекса являлось целью работы. Произведена балльная оценка результатов лечения 512 пациентов в возрасте от 18 до 87 лет, оперированных за период с 2004 по 2018 г., при лечении которых использовались разработанные авторами тактические подходы и способы оперативного лечения, направленные на восстановление ротаторного и бицепитального элемента. Применение разработанных тактических подходов и способов позволило достичь благоприятного исхода лечения у 503 (98,2 %) пациентов. Таким образом, реконструкция повреждений ротаторнобицепитального комплекса является перспективным путем улучшения результатов лечения у пациентов с переломами проксимального отдела плеча

Анализ изображений клеток коры головного мозга in vitro с применением метода глубокого обучения

The article presents a method for analyzing images of cultured cortical cells for a quantitative analysis of the parameters of development of biological neural networks using machine learning approaches. We have developed software modules for segmentation of images into cells, clusters, and neurites using the neural network model and the deep learning method; a training set of images of cultivated neurons and corresponding segmentation masks have been generated. The results were validated by analyzing the development of cultivated neurons in vitro based on the length count of neutrites at different growth stages of the culture. The developed methods for monitoring the processes of formation of biological neuronal networks based on the analysis of the neuronal growth under different conditions and on different substrates provide an opportunity to monitor the processes of stem cell differentiation in the neurogenic direction. The results can be used in monitoring the formation of organoids in bioengineering applications, as well as in modeling the processes of nerve tissue regeneration.Представлен метод анализа изображений культивируемых клеток коры головного мозга для количественной оценки параметров развития биологических нейронных сетей с применением средств машинного обучения. Разработаны программные модули сегментации изображений на клетки, кластеры и нейриты с применением нейросетевой модели и метода глубокого обучения, сформирован обучающий набор изображений культивируемых нейронов и соответствующих масок сегментации. Результаты апробированы при анализе развития сети культивируемых нейронов in vitro на основе подсчета длины нейритов на различных стадиях роста культуры. Разработанные методики мониторинга процессов формирования биологических нейронных сетей на основе анализа роста нейронов в различных условиях и на различных субстратах предоставляют возможность контроля процессов дифференцировки стволовых клеток в нейрогенном направлении. Результаты могут применяться для мониторинга формирования органоидов в биоинженерных приложениях, а также при моделировании процессов регенерации нервной ткани

Анализ клеточного состава нативной трансплантационной аутосмеси, используемой для пластики дефектов костной ткани

The cell composition of native transplant autosmes (NTA) used for bone plastics was studied. The histological examination showed the fragments of bone beams with preserved osteoblasts, the foci of myeloid and lymphoid hematopoiesis and the fibrin deposits, which suggested the presence of MMSCs. Immunophenotyping of the NTA cell population revealed a high level of expression of the surface markers CD105, CD73, and CD90 characteristic for MMSC. DNA-flow cytometry of the bone dust confirmed almost complete preservation of graft viability on the 3rd day of culturing (97.7 % of live cells). The data of this study confirm the presence of the osteogenic, osteoinductive, and osteoconductive properties of the bone dust and emphasize the importance of a further study of this-type bone graft for use in surgical interventions.Проведено исследование клеточного состава нативной трансплантационной аутосмеси (НТА), используемой для костной пластики. Гистологическое исследование показало фрагменты костных балок с сохранившимися остеобластами, очаги миелоидного и лимфоидного кроветворения и отложения фибрина, что позволило предположить наличие мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК). При имммунофенотипировании популяции клеток НТА выявлен высокий уровень экспрессии поверхностных маркеров CD105, CD73 и CD90, характерных для ММСК. ДНК-проточная цитофлоурометрия костной аутосмеси подтвердила практически полное сохранение жизнеспособности трансплантата на третьи сутки культивирования (97,7 % живых клеток). Полученные данные свидетельствуют о наличии у нативной трансплантационной аутосмеси остеогенных, остеоиндуктивных, остеокондуктивных свойств и обосновывают дальнейшее ее исследование с целью использования в качестве аутотрансплантата при хирургических вмешательствах

Довгочасові зміни термічного індексу континентальності, амплітуди і фази сезонних варіації температури в Україні

Special features of spatial-temporal variations of continentality indices Gorczynsky and Johanson—Ringleb as well as an amplitude and phase of the seasonal change of temperature in the territory of Ukraine under conditions of global warming have been analyzed. Long-term empirical data (average month temperature) have been used obtained in the net of meteorological stations of Ukraine evenly located in the plain territory of Ukraine (height not more than 350 m above sea level) during the period 1900—2017. The changes of amplitude and phase of seasonal temperature variations were studied with the help of Fourier analysis. It has been found that against the background of general decrease of the values of continentality indices of the climate in the territory of Ukraine during the period 1900—2017 (due to considerable warming in the cold period of the year) increasing tendencies (KG by 6 % per 100 years and KJ—R by 4 % per 100 years) are observed for the period 1970—2017 (due to temperature growth during warm season; especially in August). Temperature amplitude in the 20th century and at the beginning of the 21st century decreases by –0.50.2 °Ñ during 100 years; and during the period 1970—2017 increases intensively by 1.1 ± 0.6 °Ñ during 100 years. Some trend of the shift of the phase of seasonal temperature fluctuations under the influence of climate changes exists because the phase has displaced by 1.9 ± 1.1 days during later seasons as a whole for the territory of Ukraine.Проанализированы особенности пространственно-временных вариаций индексов континентальности Gorczynsky и Johanson-Ringleb, а также амплитуда и фаза сезонного изменения температуры на территории Украины в условиях глобального потепления. Для анализа использованы долгосрочные эмпирические данные (среднемесячная температура) полученные на сети метеорологических станций Украины, которые равномерно расположены на равнинной территории Украины (с высотой над уровнем моря не более 350 м) за период 1900-2017 гг. Изменения амплитуды и фазы колебаний сезонной температуры были исследованы с помощью анализа Фурье. Установлено, что на фоне общего снижения значений индексов континентальности климата на территории Украины за период 1900-2017 гг. (из-за значительного потепления в холодный период года), наблюдаются растущие тенденции (КG на 6 % за 100 лет и K J-R на 4% за 100 лет) для периода 1970-2017 гг. (из-за повышения температуры в теплый сезон, особенно в мае-августе). Амплитуда температуры в XX веке и в начале XXI века уменьшилась на -0,5 ± 0,2 оС за 100 лет, а в период 1970-2017 гг. интенсивно увеличилась на 1,1 ± 0,6 оС за 100 лет. Существует некоторая тенденция сдвига фазы сезонных колебаний температуры под влиянием изменений климата, так фаза сдвинулась на 1,9 ± 1,1 дня в более поздние сезоны в целом для территории Украины.Проаналізовані особливості просторово-часових варіацій індексів континентальності Gorczynsky та Johanson—Ringleb, а також амплітуди та фази сезонних варіацій температури на території України в умовах глобального потепління.Для аналізу використовуються довгострокові емпіричні дані (середньомісячна температура), що отримані на мережі метеорологічних станцій України, які рівномірно розташовані на рівнинній території України (з висотою над рівнем моря не більше 350 м) за період 1900—2017 рр. Зміни амплітуди та фази сезонних варіацій температури були досліджені за допомогою аналізу Фур'є.Встановлено, що на фоні загального зниження значень індексів континентальності клімату на території України за період 1900—2017 рр. (через значне потепління в холодний період року), спостерігаються зростаючі тенденції (КG на 6 % за 100 років і КJ–R на 4 % за 100 років) за період 1970—2017 рр. (через підвищення температури в теплий сезон, особливо в травні—серпні). Амплітуда температури в XX ст. і на початку XXI ст. зменшилася на –0,5 ± 0,2 °С за 100 років, а в період 1970—2017 рр. інтенсивно підвищилася на 1,1 ± 0,6 °С за 100 років. Існує деяка тенденція до зміщення фази сезонних коливань температури, під впливом змін клімату, так фаза змістилася переміна на 1,9 ± 1,1 дні в більш пізні сезони в цілому для території України