Ученые «НЕЙМАРК» и ННГУ обнаружили новые особенности принятия решений в головном мозге
Нижегородские ученые в составе межвузовской исследовательской группы разработали и применили метод, позволяющий с высокой точностью определить, какие зоны мозга отвечают за разные этапы принятия решений. Это открывает путь к созданию эффективных методов реабилитации после травм, персонализированных подходов к лечению неврологических расстройств и принципиально новому поколению нейроинтерфейсов.
«Разработки наших ученых не только расширяют границы фундаментального знания. Они закладывают основу для будущих медицинских и технологических решений, которые могут изменить качество жизни тысяч людей, нуждающихся в реабилитации после инсультов или травм», — подчеркнула заместитель председателя правительства Нижегородской области Екатерина Солнцева.
В основе примененного метода лежит комбинация двух технологий. Первая — магнитная стимуляция мозга, которая позволяет временно и безопасно изменять активность конкретных небольших участков коры. Вторая — специальная математическая модель, которая «расшифровывает» данные о времени реакции человека, разделяя его периоды размышления и подготовки к действию.
Новый подход позволил сделать важное наблюдение. Стимуляция различных соседних зон мозга, отвечающих за движение и ощущения, по-разному влияет на процесс решения. Например, стимуляция премоторной коры просто ускоряет подготовку к движению. А воздействие на моторную и сенсорную кору дает сложный двойной эффект: тело готовится к действию быстрее, но сам мозг дольше «думает». Без математической модели эту скрытую особенность было бы невозможно обнаружить, поскольку общая скорость реакции человека при этом не меняется.
«Для Университета „НЕЙМАРК“ принципиально важно не просто участвовать в передовых исследованиях, а формировать новые научные стандарты — на стыке нейронаук, математики и технологий. Мы видим в этом исследовании основу для дальнейшего развития наших образовательных и исследовательских программ в области нейротехнологий», — отметила директор Университета «НЕЙМАРК» Гульнара Биккулова.
Разработанная методика может лечь в основу более точных протоколов реабилитации после инсультов. В университете напомнили, что в России ежегодно фиксируется сотни тысяч таких случаев, после которых нередко требуется длительное восстановление. Подход также перспективен для лечения болезни Паркинсона. В фундаментальной науке метод открывает новые возможности для глубокого изучения мыслительных процессов.
«Раньше мы видели лишь общую картину — ускорилась реакция или замедлилась. Теперь мы можем заглянуть внутрь этого процесса и понять, что именно изменилось: стало ли человеку легче анализировать информацию или его мозг быстрее отдал команду мышцам. Это как перейти от измерения общей скорости автомобиля к детальной диагностике работы его двигателя и трансмиссии», — поясняет руководитель Центра нейроморфных вычислений Университета «НЕЙМАРК», директор НИИ нейронаук ННГУ им. Н. И. Лобачевского, доктор физико-математических наук Сусанна Гордлеева.
Также результаты исследования важны для создания следующего поколения нейроинтерфейсов, которые будут точнее считывать намерения человека для управления протезами или системами виртуальной реальности.
Статья с результатами исследования опубликована в международном журнале Scientific Reports.
Напомним, что ИТ-кампус «НЕЙМАРК» — межвузовская образовательная экосистема. Расположенный в Нижнем Новгороде, известном своими инженерной, научной школами и ИТ-школой, кампус сочетает обучение студентов и передовые исследования, фокусируясь на актуальных задачах российского бизнеса. В настоящее время реализуется пять образовательных программ, разработанных совместно с крупнейшими компаниями российской ИТ-индустрии: по искусственному интеллекту и компьютерному зрению, технологиям искусственного и дополненного интеллекта, микроэлектронике, информационной безопасности и цифровым технологиям в строительстве. Научные центры и лаборатории кампуса ведут передовые исследования по аналогичным профилям. Также ИТ-кампус ведет переподготовку ИТ-специалистов, уделяет особое внимание поддержке и развитию талантливых школьников, студентов, повышению квалификации педагогов.
По поручению президента Владимира Путина в России создается сеть современных кампусов. К 2030 году в стране должно появиться «созвездие» из 25 кампусов. Один из них уже полностью построен в Москве на базе МГТУ им. Н. Э. Баумана. В настоящее время при поддержке национального проекта «Молодежь и дети» проектируется и строится 24 таких студгородка. К 2036 году количество кампусов увеличится до 40. Концепции кампусов предполагают создание уникальной и комплексной среды для индивидуального и командного развития с большим количеством открытых образовательных пространств и трансформируемых аудиторий. Это позволит сформировать общую корпоративную культуру преподавателей, студентов и ученых. Финансирование проекта осуществляется за счет средств федерального и регионального бюджетов, а также за счет внебюджетных источников. Работу по данному направлению ведут Правительство Российской Федерации и Минобрнауки России.
Всего было проведено два отбора заявок на создание кампусов, в рамках которых выбрано 17 проектов (в 2021 году — 8 проектов, в 2022 году — 9 проектов). Еще восемь проектов было определено отдельными поручениями президента России Владимира Путина. Они будут реализованы в Забайкальском крае, Камчатском крае, Приморском крае, Мурманской и Смоленской областях, Республике Бурятия, а два проекта — в Москве, на базе Московского государственного строительного университета (МГСУ) и Московского государственного технологического университета «Станкин».
