• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Роборука, лазеры и магнитная стимуляция: как исследователи Вышки изучают работу мозга

Роборука, лазеры и магнитная стимуляция: как исследователи Вышки изучают работу мозга

© НИУ ВШЭ/ Михаил Дмитриев

Институт когнитивных нейронаук (ИКН) ВШЭ недавно установил новейшее лабораторное оборудование для изучения работы мозга. Команда новостной службы портала побывала в Институте и узнала зачем нужны уникальная роборука, оптические томографы и инфракрасные лазеры, для чего надо изучать оттенки венозной и артериальной крови, какие участки коры мозга надо стимулировать, чтобы сделать человека более щедрым, и помогут ли эти исследования лечить болезни.

Лаборатория оптической функциональной томографии внешне напоминает медицинский кабинет, где делают ЭЭГ-исследование. Комфортабельное мягкое кресло стоит рядом с компьютером, к нему подключен опутывающий голову испытуемого «шлем» из проводов и нескольких десятков датчиков. А кабинет, где установлен оптический томограф, экранирован специальным материалом, напоминающим панцирь некоторых видов динозавров, – он защищает работу прибора от внешних воздействий.

Как пояснил новостному порталу ВШЭ младший научный сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований ИКН Алексей Горин, специальные датчики проводят оптические импульсы инфракрасных лазеров, которые используют разницу в оттенках венозной и артериальной крови, чтобы поглощение кислорода в разных участках мозга, которые активнее включены в работу при решении логических задач, проявлениях умственной, сенсорной и двигательной деятельности. Эти исследования позволят более точно изучить возможности мозга, его способность реагировать на разные задачи.

Обозреватель новостной службы испытал работу оборудования: при чтении стихов про себя мощность сигнала от сенсоров, фиксирующих концентрацию насыщенной кислородом крови, упала. Это, по словам сотрудников лаборатории, отразило увеличение потребления кислорода в мозге.

С помощью новой аппаратуры можно будет также изучить работу мозга при принятии тех или иных решений

Чтобы осветить те или иные феномены деятельности мозга, их влияние на вычислительные и иные способности мозга. Предполагается также использовать оптико-томографические исследования в медицине для ранней диагностики сердечных заболеваний и болезней головного мозга.

В отсутствие идеального инструмента для изучения мозга нужно проводить эксперименты разными методами для получения более полной и точной картины, пояснил Алексей Горин. Так ученые могут выполнить детальное поведенческое исследование о влиянии различных процессов в мозге на поведение человека и с достаточно степенью точности предсказать, к каким решениям может прийти индивидуум под воздействием тех или иных процессов. «Можно напротив, нагрузить мозг какой-то задачей и смотреть, как влияет внешний контекст на работу мозга, это могут быть задачи на принятие решений, сенсорные или на внимание. Можно также понять, как мозг работает в момент, когда человек отдыхает и расслабляется», - сказал он. 

Алексей Горин рассказал, что лаборатория предполагает проводить междисциплинарные исследования с экономистами и медиками. В лаборатории в последние два года появились новые специалисты, в том числе неврологи и психиатры, что расширило спектр исследований мозга.

Стажер-исследователь Международной лаборатории социальной нейробиологии Татьяна Чернякова рассказала, что в ближайшее время предполагается провести нейромаркетинговый и два когнитивных эксперимента с применением нового оборудования, чтобы получить новые данные с помощью сочетания методов МРТ и оптической томографии.

В Лаборатории транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) удалось понаблюдать за работой новейшего аппарата стимуляции, позволяющего активизировать работу отдельных участков мозга. Аппарат установлен рядом с креслом напоминающим стоматологическое. Уникальная роборука французского производства, аналогов которой пока нет в России, располагается над головой испытуемого и подстраивается к ее движениям. Точность установки роборуки можно проверить с помощью компьютера, в который введена точка стимуляции.

Как пояснил ведущий научный сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований ИКН Маттео Феурра, в случае резкого отклонения испытуемого по какой-либо причине (например, из-за плохого самочувствия) роборука выключает импульсы и отъезжает вверх на безопасное расстояние.

Для стимуляции роборука приближается к голове, на которой установлена специальная планка-референс, позволяющая следить за ее положением. При малейшем движении головы роборука также перемещается, чтобы направить импульс в нужную точку мозга и вызвать необходимую реакцию, например сокращение мышц руки или пальцев. Одновременно с их видимым раздражением можно наблюдать и регистрировать вызванный потенциал на экране компьютера.

Стимуляция, пояснила научный сотрудник Международной лаборатории социальной нейробиологии Оксана Зинченко, может использоваться и в исследовательских и в медицинских целях, например для восстановления после инсульта прилежащих к очагу поражения или находящиеся в противоположном полушарии клетки, расположенные симметрично пораженной зоне. Научный сотрудник лаборатории Айнур Рагимова сообщила, что возможно применение методов транскраниальной магнитной стимуляции при лечении депрессий и цервикальной дистонии – болезни, вызывающей спазм мышц шеи, затруднения в ее повороте шеи и болевые ощущения.

В лаборатории ТМС оборудовано специальное помещение для комплексных исследований, где стимуляция мозга совмещается с записью его воздействия. Для получения максимально чистых сигналов и изоляции от внешних воздействий оно также экранировано «панцирем динозавра».

Исследования проводятся в разных сферах: изучение принятия решений, социальных решений, особенностей коммуникации речевых зон, памяти. В частности, Оксана Зинченко сообщила, что с помощью ТМС-аппарата изучалась префронтальная кора лобной доли мозга, отвечающая за эгоистическую или просоциальную мотивацию при решении вопроса о том делиться ли какими-то ресурсами или присваивать их. Например, человек оказывается перед выбором поделиться игровыми очками или нет в социальной игре.

Выяснилось, что блокировка префронтальной коры с помощью аппарата ТМС делает поведение человека более просоциальным, он становится более щедрым

С помощью отключения группы нейронов можно выяснять причинно-следственные связи. Исследователи видят, что прекращение или стимуляция работы отдельных зон нарушает или улучшает работу при решении каких-либо задач и могут сделать выводы, какая область мозга отвечает за выполнение тех или иных задач и строить когнитивные карты.

Лабораториями и различными методами исследований могут пользоваться специалисты разных подразделений Института когнитивных нейронаук, среди которых много иностранных ученых. В их числе: научный руководитель международной лаборатории социальной нейробиологии Ииро Пентти Тапани Яскелайнен, ведущий научный сотрудник ИКН Руис Мария Дель Кармен Эррохо, научный сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных решений Владимир Джурджевич, Маттео Феурра и другие зарубежные исследователи.

Вам также может быть интересно:

Исследователи ВШЭ нашли последовательность нуклеотидов, отвечающую за эффективную борьбу с патологиями

Сотрудники Mеждународной лаборатории микрофизиологических систем ВШЭ обнаружили последовательность нуклеотидов, характерную для дефектных микроРНК. Это открытие позволит предсказывать ошибки в поведении микроРНК и создавать на их основе лекарственные препараты более эффективно распознающие свои мишени, в том числе, вирусы. Результаты исследования опубликованы в журнале RNA Biology.

«На переднем крае глобальной повестки»

Об итогах десятилетия для международной лаборатории экономики инноваций, интеграции в академические и экспертные консорциумы, главных драйверах инновационных процессов и создании благоприятных для этого условий, а также  о стратегии привлечения лучших мировых ученых рассказывает первый проректор НИУ ВШЭ, директор Института статистических исследований и экономики знаний Леонид Гохберг.

«Математическая культура мышления хороша тем, что, образно говоря, вправляет мозги»

НИУ ВШЭ активно сотрудничает с академическими институтами, которые открывают в университете базовые кафедры и направляют лучших специалистов для преподавания и научной работы. Новостная служба портала расспросила заместителей директора Математического института имени В.А. Стеклова РАН — академика РАН Льва Беклемишева и Сергея Горчинского о развитии математики в современном мире, о возможностях карьеры для выпускников математических факультетов и об особенностях работы ученых со студентами.

Жизнь с ковидом: «Зверь опасен и за ним надо следить»

Исследователи пока не все знают про влияние КОВИД на смертность. Но первые результаты уже можно обсуждать. Международная лаборатория исследований населения и здоровья НИУ ВШЭ провела вебинар «Первый год пандемии COVID-19 в России (апрель 2020 г. – март 2021 г.)». Общая смертность в России в этот период выросла, но лидерами в выборке из 32 стран мира стали Словакия, Болгария, Чехия, Польша. Наименьший прирост — в Южной Корее. Исследователи пока не зафиксировали ни в одной стране беби-бума, связанного с сидением дома.

Вышка приглашает ученых принять участие в конкурсе международных лабораторий

В НИУ ВШЭ стартовал прием заявок на конкурс трехлетних проектов «Создание международных лабораторий».  Победители конкурса получат ежегодное финансирование в размере до 13 млн рублей на проведение научного исследования с 2022 по 2024 год.

Жандармская эволюция: как надзор стал институтом госуправления

Роль жандармов в организации местного управления во времена Николая I историки всегда признавали значительной, но недостаточно исследованной. Как взаимодействовали штаб-офицеры корпуса жандармов с гражданскими и губернскими властями? Международная лаборатория региональной истории России ВШЭ организовала обсуждение готовящейся к публикации книги, посвященной этой теме.

«Все идет через людей»

Как изучают счастье, радость и оптимизм? Что такое хорошая жизнь? Какие качества помогают справиться с негативными последствиями пандемии? Обо всем этом рассказывает заведующий Международной лабораторией позитивной психологии личности и мотивации профессор факультета социальных наук Дмитрий Леонтьев.

«Исключительно интересный регион с поразительной и очень увлекательной историей»

Что такое дальневосточная идентичность, как локальная самоидентификация затрагивает жителей разных этнических групп? Что сегодня представляет собой регион в контексте страны? Эти и другие вопросы обсудили участники конференции The Russian Far East: Regional and Transnational Perspectives (19th–21st cent.), организованной  Международной лабораторией региональной истории России НИУ ВШЭ совместно с партнерами.

«На пересечении культуры и социально-экономического развития»

Являясь площадкой для интеграции российских и зарубежных кросс-культурных психологов, Международный центр социокультурных исследований НИУ ВШЭ уже более десяти лет ведет работу по изучению ценностей жителей постсоветского пространства и других стран. О мировых ученых, которые успели стать частью коллектива, трансмиссии ценностей и психологическом благополучии подростков, связи креативности и принятия культурных различий рассказывает директор центра – профессор факультета социальных наук Надежда Лебедева.

Российские ученые построили сеть внутриклеточных взаимодействий рака молочной железы

Исследователи из ВШЭ выявили гены, играющие ключевую роль в метастазировании рака молочной железы. Результаты исследования опубликованы 14 апреля в журнале PLOS ONE.