• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Исследования и разработки в области комплексного изучения деятельности мозга

Увеличивающаяся продолжительность жизни населения сталкивается с драматическим ростом ряда возрастных нейродегенеративных заболеваний; растущая сложность информационной среды — с ограничениями пропускной способности когнитивной системы человека; радикальная урбанизация городской среды приводит к росту неблагоприятных факторов, влияющих на здоровье населения, включая ряд расстройств нервной системы. Эти и другие вызовы задают направления для исключительно актуальных исследований и разработок, которые ведутся во многих ведущих университетах мира, в том числе в НИУ ВШЭ.

Ключевыми областями компетенций, в которых у НИУ ВШЭ сформирован устойчивый задел, являются:

  • нейрокогнитивные механизмы речи в норме и при патологии;
  • нейрокогнитивные механизмы восприятия, движения и принятия решений;
  • нейроисследования предпочтений в контексте социального взаимодействия, включая механизмы сотрудничества и конкуренции;
  • нейрокогнитивные исследования и моделирование зрительного восприятия и внимания человека;
  • нейротехнологии и методы нейровизуализации (нейроимиджинга).

НИУ ВШЭ является одним из российских лидеров в ряде областей когнитивных исследований, например, таких как изучение принятия решений, речи и коммуникации, нейролингвистики, моторного контроля, механизмов внимания и памяти и др. В Университете создана уникальная научная установка (УНУ) «Автоматизированная система неинвазивной стимуляции мозга с возможностью синхронной регистрации биотоков мозга и отслеживания фиксации глазодвижения» для исследований активности мозга. Сегодня НИУ ВШЭ является единственным российским исследовательским университетом, оснащенным одновременно несколькими (МРТ-навигируемыми) системами транскраниальной стимуляции мозга, системами стимуляции постоянным и переменным током, нескольким многоканальными ЭЭГ-системами, окулографическими системами, единственной в России магнитоэнцефалографической (совместной с МГППУ) системой. НИУ ВШЭ обладает единственным исследовательским нейроэкономическим центром в России (Центр нейроэкономики и когнитивных исследований).

Дальнейшая работа исследовательских лабораторий НИУ ВШЭ будет нацелена на расширение фундаментальных исследований в области восприятия информации и поведения человека, на трансляцию полученных результатов в области клинических и прикладных исследований и на разработку новых технологий и программ восстановления и оптимизации нейрокогнитивных функций. Миссией направления является создание междисциплинарных моделей поведения человека на стыке социальных, биомедицинских и компьютерных наук. 

С учетом накопленного потенциала Университет сконцентрирует усилия на формировании центров превосходства в следующих направлениях.

Прояснение механизмов оптимальной работы мозга человека, в том числе:

  • Экспериментальные исследования, нейровизуализация и моделирование процессов зрительного восприятия и внимания человека. Будут продолжены исследования в сфере вычислительной когнитивной нейронауки, работа по интеграции теории и методов когнитивной психологии, компьютерных наук и когнитивной нейронауки. Вычислительное моделирование — достаточно новый и эффективный инструмент в психологии и нейронауке, который позволяет производить количественную оценку современных когнитивных теорий, экспериментально проверять их предсказательную силу и интегрировать различные экспериментальные данные в единую сложную модель;
  • Изучение сенсомоторной координации и моторного контроля в норме и в патологии.  Будут построены моторные и сенсорные топографические карты первичных зон мозга и выяснена роль спонтанной активности мозга в динамике сенсорных и моторных карт мозга. В дальнейшем полученные результаты позволят создать новые алгоритмы предоперационного картирования мозга и протоколы восстановления функций мозга;
  • Валидизация традиционных экономических моделей принятия решений на основе данных поведенческой экономики и нейрокартирования. Целью разработанной программы являются исследования процессов принятия решений, предпочтений в отношении сотрудничества и конкуренции. Исследования имеют междисциплинарный характер: изучаются нейробиологические, социально-психологические детерминанты кооперативного и конкурентного поведения в связи с установками, ценностями, культурно-историческими, географическими, языковыми и иными факторами. Будут разработаны фундаментальные аспекты принятия решений (полезность, рациональные и эмоциональные механизмы принятия решений, социальные нормы и т.д.). Данные исследования позволят разработать нейротехнологии для оптимизации процессов принятия решений, прикладные модели и технологии изучения поведения потребителя.

Выяснение факторов риска расстройств нервной системы, в том числе:

  • Цифровизация,включая изучение нейрокогнитивных маркеров использования цифровых технологий;
  • Нейроурбанистика. НИУ ВШЭ сформирует первый в России научно-исследовательский центр в области нейрокогнитивных исследований восприятия городской среды и ее влияния на здоровье человека. Некомфортная городская среда вызывает стресс и физиологические изменения у разных групп населения. Исследование с помощью нейрофизиологических методов позволит объективно оценить влияние среды на человека и создать систему объективной оценки качества решений по изменению городской среды.

Разработка новых нейротехнологий восстановления, оптимизации и расширения когнитивных функций, в том числе:

  • Нейроинтерфейсы «мозг — компьютер». Нейроинтерфейсы —современная, активно развивающаяся технология для реабилитации больных с неврологическими поражениями, для расширения возможностей управления человеком внешними устройствами, а также для коммуникаций между людьми. Одним из ключевых направлений станет разработка многоканального интерфейса с обратной связью с использованием ЭКоГ-решеток, имплантируемых пациентам. Разработка алгоритмических подходов к созданию интерфейса осуществляется совместно с ведущими экспертами университетов США;
  • Новейшие нейротехнологии регистрации активности мозга. Целью проекта станет создание магнитоэнцефалографа нового поколения, позволяющего неинвазивно регистрировать электрическую активность головного мозга человека с недоступной ранее пространственной и временной точностью. Новая технология с использованием так называемых атомарных магнитометров для измерения слабых магнитных полей существенно удешевит прибор, что сделает его доступным широкому кругу клинических и исследовательских учреждений и обеспечит превосходство в задачах диагностики неврологических расстройств и в когнитивных исследованиях;
  • Нейрокогнитивные инструменты предотвращения и коррекции речевых расстройств. В НИУ ВШЭ будут продолжены исследования нарушения сформировавшейся речи в результате очагового поражения головного мозга, как правило, после инсульта или травмы, — афазии. У пациентов с афазией будут исследованы психолингвистические и нейрональные механизмы нарушения речи, связь речевых и общекогнитивных процессов с помощью детального обследования речевой функции с использованием структурных и функциональных методов нейровизуализации. В результате будут разработаны объективные неинвазивные методы оценки когнитивных функций (внимания, лексико-семантический памяти и др.), а также оптимальные протоколы для неинвазивного картирования нейрональной активности, связанной с восприятием и продукцией речи — как в норме, так и в патологии, — методами МЭГ, фМРТ и ТМС;
  • Создание новых протоколов стимуляции мозга человека, позволяющих проводить диагностические исследования пациентов. Будут продолжены исследования влияния неинвазивной стимуляции на нейропластичность головного мозга, эффективность работы нейрональных сетей на физиологическом и поведенческом уровнях, в том числе возможности расширения когнитивных способностей у пациентов с психиатрическими и неврологическими заболеваниями. С учетом индивидуальной вариабельности восприимчивости пациентов с травмами мозга к стимуляции будет разработана методика отбора пациентов, для которых неинвазивная стимуляция может быть наиболее эффективна, а также будет способствовать выбору оптимального протокола стимуляции.

Ключевыми действиями в развитии комплексного направления станут: расширение образовательных программ, развитие приборной базы, интеграция работы разных подразделений, интенсификация кооперации с медицинскими исследовательскими центрами и международными партнерами, формирование базы для капитализации интеллектуальной собственности и технологических разработок.

НИУ ВШЭ является национальным лидером в области использования ключевых методов нейроимиджинга, что создает предпосылки для создания первого в Восточной Европе исследовательского ресурсного центра в области изучения деятельности мозга человека. Это позволит обеспечить открытый доступ к уникальным технологиям неинвазивной визуализации активности головного мозга для широкого круга заинтересованных сотрудников и студентов Университета, а также его партнеров. Формирование ресурсного центра позволит НИУ ВШЭ включиться в избранную лигу ведущих университетов мира, обладающих комплексной материально-технической базой для проведения нейро- и психофизиологических исследований мозга (таких как MIT, UCL, Кембриджский университет и др.).

Будет существенно расширено сотрудничество с медицинскими организациями, в том числе: с Федеральным центром цереброваскулярной патологии и инсульта (по направлению нейрореабилитации пациентов); с Клиническим медицинским центром Московского государственного медико-стоматологического университета имени А.И. Евдокимова (интерфейсы «мозг — компьютер»); с Центром патологии речи и нейрореабилитации Департамента здравоохранения города Москвы (расстройства речи);  с Национальным медико-хирургическим центром имени Н.И. Пирогова  (предоперационное картирование); с Московским клиническим научным центром им. А.С. Логинова (социальные и поведенческие детерминанты хронических заболеваний).

Для расширения биомедицинской повестки целесообразно создать исследовательский центр моторного контроля, направленный на трансляцию научных достижений в медицинскую практику, на реабилитацию пациентов с нарушенной моторной функцией. Такой центр позволит разработать новые подходы персонифицированных медицинских решений для профильных пациентов.

Вклад направления в развитие образования

Англоязычная магистерская программа «Когнитивные науки и технологии: от нейрона к познанию» («Master’s Programme in Cognitive Sciences and Technologies») будет расширена за счет введения образовательных треков по когнитивной психологии, нейрофизиологии и математическому моделированию. Приоритетными станут включение студентов и аспирантов в исследовательскую и проектную работу научных лабораторий, разработка объединенного трека «магистратура — аспирантура» и синхронизация образовательных программ «Когнитивные науки и технологии: от нейрона к познанию» и трека «когнитивные науки» аспирантской школы НИУ ВШЭ.

Будут запущены курсы дополнительного образования для внешних клиентов преимущественно по направлениям когнитивных технологий, принятия решений и нейромаркетинга.

В Университете будет сформирована лабораторная база для запуска программы специалитета по клинической психологии, для развития образовательных программ «Cognitive Sciences and Technologies», «Computational Cognitive Science» и «The Science of Learning», что позволит эффективно участвовать в международной магистратуре «EMCL — The Erasmus+ Mundus Joint Master Degree Program in Clinical Linguistics» и в международной докторантуре «IDEALAB – International Doctorate for Experimental Approaches to Language And Brain». 

Ответ на вызовы социально-экономического развития, прикладные исследования и разработки

Одним из важнейших конкретных результатов развития предметного направления будет создание нового поколения программного обеспечения картирования динамической активности мозга при выполнении когнитивных задач в различных социальных контекстах и в ходе межличностных коммуникаций. Будут предложены новые протоколы стимуляции мозга методами (TDCS, TACS, ТМС), позволяющими проводить диагностические исследования пациентов, оценивать состояние когнитивных функций, проводить их реабилитацию, усиливая как когнитивные, так и социальные функции мозга. Результаты исследований НИУ ВШЭ будут направлены на развитие коммуникативных систем нового поколения: интерфейсов «мозг — компьютер». Нейроэкономические исследования позволят создать подходы к оптимизации процессов принятия решений, к созданию моделей и технологий, позволяющих прогнозировать поведение потребителя в различных контекстах.

Указанные решения сформируют основу для последующего продвижения рыночных продуктов и капитализации разработок, в том числе через лицензионные доходы. Планируется создание прикладного центра нейротехнологий, ориентированного на развитие патентоемких и коммерциализируемых технологий. Кроме этого, разработки и исследования лабораторий в области когнитивных наук будут нацелены на интеграцию с задачами дорожной карты национальной технологической инициативы по направлению «НейроНет», реализуемой с фокусом на нейрокогнитивные исследования и нейрокогнитивные интерфейсы.

Дальнейшее развитие когнитивных наук создаст лидирующую национальную платформу для междисциплинарных (социальных, экономических, когнитивных и вычислительных) исследований поведения человека с использованием высокотехнологического нейроимиджингового оборудования. Данное направление свяжет социальные, гуманитарные и вычислительные направления исследований НИУ ВШЭ с глобальной технологической революцией в Bioscience.