Математическое моделирование радиационно-индуцированных эффектов в структурах центральной нервной системы при действии тяжелых ускоренных заряженных частиц

Аннотация

Представлены теоретические исследования механизмов действия тяжелых ускоренных заряженных частиц на структуры центральной нервной системы с учетом их сложной геометрии. Проведен анализ закономерностей пространственного распределения поглощенной дозы и вероятности попадания частиц в различные части клетки (тело, аксон, дендриты, шипики) при действии заряженных частиц — от протонов до ионов железа с энергией от 10 до 1000 МэВ/нуклон. Рассмотрены механизмы формирования прямых и непрямых молекулярных повреждений в генетическом аппарате и синапсах нервных клеток за счет физических процессов, ведущих к разрывам связей, и химических реакций с продуктами радиолиза воды. Также обсуждаются ключевые параметры моделирования, необходимые для верификации расчетов с результатами экспериментов. Данные могут быть использованы для дальнейшего анализа радиационных рисков в межпланетных полетах и для оценки побочных эффектов адронной терапии.