«Системный мозг» («System Brain»)

Открытие «скрытых систем» меняет наши представления о законах работы мозга. Мы собираемся исследовать механизмы, обеспечивающие высшие виды психической деятельности, – на новом уровне.

Целью проекта является проведение комплекса исследований фундаментальных свойств функционирования мозговых систем, взаимодействие которых обеспечивает разнообразные высшие функции: контроль действий, речь, творчество.

Предпосылки. К настоящему моменту накоплен большой объем данных о функциональной специализации отдельных областей мозга в обеспечении высших функций мозга. Однако наше представление о том, как они формируются в системы и как эти системы взаимодействуют между собой, ограниченны. Мозговые системысущественно более богато организованы, чем это считалось до сих пор.

Необходимы целенаправленные исследования с применением комплексного полиметодического подхода на базе теоретических представленийнаучной школы академика Н.П. Бехтеревой. Результаты, полученные исследовательской группой Института мозга человека РАН за последние 10 лет,показывают, что сочетанное изучение локальных характеристик активности отдельных структур мозга и свойств их дистантных взаимодействий гораздо более полно раскрывают организацию мозговых систем обеспечения поведения человека.

Планируется проведение исследований с привлечением не только здоровых испытуемых, но и пациентов с различными заболеваниями центральной нервной системы (в том числе и психических расстройств), сопровождающимися перестройками функциональной активности мозга. Такой подход позволит в более сжатые сроки и в полной мере реализовать трансляционный аспект исследований.

Почему мы? Группа ИМЧ РАН обладает уникальным многолетним опытом реализации подобных программ с использованием современной техники для исследования мозга человека – позитронно-эмиссионной томографии (организован первый томографический центр в России), функциональной МРТ, многоканальной ЭЭГ и регистрации импульсной активности с использованием имплантируемых в мозг электродов. Руководитель группы, академик С.В. Медведев, принимал участие в международной деятельности по разработке методов анализа получаемой информации о функциональной активности мозга, в частности сотрудничал в создании таких современных «золотых стандартов» обработки как SPM (statistical parametric mapping), количественной ЭЭГ. В результате создан серьезный методический и научный задел для реализации подобных исследовательских программ.

Конкретно, при выполнении специальным образом организованных психологических тестовых задач, с помощью методов функциональной томографии (фМРТ, ПЭТ) будут выявлены структурные элементы-звенья мозговых систем и организация их функциональных взаимоотношений (на меж- и внутри- системных уровнях). Использование современной количественной ЭЭГ позволит изучить динамический характер их работы.

Предлагается сконцентрироваться на решении следующих задач:

1) Исследование мозгового обеспечения реализации и контроля относительно стереотипной деятельности, подразумевающей вовлечение базовых механизмов и операций – детекции ошибок, когнитивного контроля (в том числе, тормозного контроля). Поскольку целый ряд психических расстройств сопровождаетсясущественными изменениями в работе этих механизмов, их изучение необходимо для развития методов дифференциальной и ранней диагностики и поиска новых методов лечения психических расстройств, в частности- обсессивно-компульсивных и тревожных расстройств, депрессии.

2) Исследование мозгового обеспечения реализации нестереотипных видов деятельности, связанных с мышлением, например, речи и творчества. Способность к решению творческих задач, а также речевой деятельности, является однойиз ключевых специфических характеристик человека, а раскрытие мозговых механизмов их обеспечения — ключом к пониманию организации интеллекта.Тема поиска мозговых механизмов творчества достаточно мало разработана с нейрофизиологической точки зрения, подавляющее число исследования посвящено ее психологическим аспектам. В рамках проекта предусмотрены исследования взаимодействия процесса творчества и механизма детекции ошибок.

3) Исследование механизмов системной работы мозга, обеспечивающих запоминание, узнавание, обобщение.С помощью сегодня использующихся в нейровизуализационных исследованиях активационных методов мы можем наблюдать только малую часть системы. При этом скрытой оказывается, по сути, вся система обеспечения деятельности, состоящая из элементов, не меняющих энергопотребление, но меняющих характер работы. Изучения таких систем связанных структур откроет новую главу в исследованиях работы мозга.

Научная школа. Предлагаемые направления программы исследований будут базироваться на ключевых теоретических положениях школы Н.П. Бехтеревой о структурно-функциональной организации мозговых систем, включающих звенья разной степени жесткости и теории устойчивых патологических состояний, на принципе динамического системообразования нейронных популяций С.В. Медведева и последних данных о характере организации дистантных взаимодействий крупных территорий мозга.

Крайне важным условием для полноценной реализации настоящей программы является обеспечение возможности проведения планируемых фундаментальных и клинических исследований связанной серией проектов в рамках единого комплексного подхода, при котором использование различных методов функциональной диагностики позволяет получать именно взаимодополняющие данные. Это предполагает наличие современного аппаратурно-программного комплекса функциональных исследований мозга, позволяющего получение именно взаимодополняющих данных получаемых с привлечением всего арсенала методов слежения за функциональной активностью мозга (ЭЭГ(ВП), ПЭТ, фМРТ), а также инфраструктуру и специально отработанную организацию исследований, позволяющую использовать получаемые данные в медицинской практике.