Нейробіологія: Що відбувається з мозком, коли ми навчаємось. Нейробіології Когнітивна нейробіологія де вчитися

Анатолій Бучин

Де навчався: фізико-механічний факультет Політехнічного університету, Вища нормальна школа у Парижі. На даний момент постдок у Вашингтонському університеті.

Що вивчає: обчислювальну нейробіологію

Особливі прикмети: грає на саксофоні та флейті, займається йогою, багато подорожує

Інтерес до науки виник у мене в дитинстві: я захоплювався комахами, збирав їх, вивчав їхній спосіб життя та біологію. Мама помітила це і привела мене до Лабораторії екології морського бентосу (ЛЕМБ) (бентос - сукупність організмів, що мешкають на ґрунті та у ґрунті дна водойм.) Прим. ред.) при Санкт-Петербурзькому міському Палаці творчості юних. Щоліта, з 6-го по 11-й клас, ми виїжджали в експедиції на Біле море до Кандалакшського заповідника – спостерігати за безхребетними тваринами та вимірювати їхню чисельність. Паралельно брав участь у біологічних олімпіадах для школярів і як наукові дослідження представляв результати роботи в експедиціях. У старших класах мене зацікавило програмування, але займатися цим було не дуже цікаво. Мені непогано давалася фізика, і я вирішив знайти спеціалізацію, яка б поєднувала фізику та біологію. Так я опинився у Політеху.

Перший раз до Франції я потрапив після бакалаврату, коли виграв стипендію для навчання на магістерській програмі в Рене Декарта в Парижі. Я багато стажувався в лабораторіях, навчився записувати активність нейронів у зрізах мозку та аналізувати відповіді нервових клітин у зоровій корі кішки під час пред'явлення візуального стимулу. Здобувши ступінь магістра, я повернувся до Петербурга, щоб завершити своє навчання в Політеху. На останньому курсі магістратури ми з моїм керівником підготували російсько-французький проект для написання дисертації і я виграв фінансування, взявши участь у конкурсі Вищої нормальної школи. Останні чотири роки я працював під подвійним науковим керівництвом – Бориса Гуткіна у Парижі та Антона Чижова у Санкт-Петербурзі. Незадовго до закінчення роботи над дисертацією я з'їздив на конференцію в Чикаго і дізнався про позицію постдоку у Вашингтонському університеті. Після співбесіди я вирішив найближчі два-три роки працювати саме тут: мені сподобався проект, а з моїм новим керівником Едрієнн Фейрхолл у нас виявилися схожі наукові інтереси.

Про обчислювальну нейробіологію

Об'єктом дослідження обчислювальної нейробіології є нервова система, а також найцікавіша її частина – головний мозок. Щоб пояснити, до чого тут математичне моделювання, потрібно трохи розповісти історію цієї молодої науки. Наприкінці 80-х у журналі Science вийшла стаття, в якій вперше заговорили про обчислювальну нейробіологію - нову міждисциплінарну область нейронауки, яка займається описом інформаційних та динамічних процесів у нервовій системі.

Багато в чому фундамент цієї науки заклали ще біофізик Алан Ходжкін та нейрофізіолог Ендрю Хакслі (брат Олдоса Хакслі). Прим. ред.). Вони вивчали механізми генерації та передачі нервових імпульсів у нейронах, обравши як модельний організм кальмарів. У той час мікроскопам і електродам було далеко до сучасних, а у кальмарів настільки товсті аксони (відростки, якими поширюється нервовий імпульс), що вони були видно навіть неозброєним оком. Це допомогло аксонам кальмара стати зручною моделлю експериментальної. Відкриття Ходжкіна та Хакслі полягало в тому, що вони пояснили за допомогою експерименту та математичної моделі, що генерація нервового імпульсу здійснюється за рахунок зміни концентрації іонів натрію та калію, що проходять через мембрани нейронів. Згодом виявилося, що цей механізм універсальний для нейронів багатьох тварин, включаючи людину. Звучить незвично, але, вивчаючи кальмари, вчені змогли дізнатися, як нейрони передають інформацію в людини. За своє відкриття у 1963 році Ходжкін та Хакслі отримали Нобелівську премію.

Завдання обчислювальної нейробіології - систематизація величезної кількості біологічних даних про інформаційні та динамічні процеси, що відбуваються в нервовій системі. З розвитком нових методів реєстрації нервової активності кількість даних про роботу мозку зростає з кожним днем. Обсяг книги нобелівського лауреата Еріка Кандела "Principles of Neural Science", в якій викладено базові відомості про роботу мозку, збільшується з кожним новим тиражем: починалася книга з 470 сторінок, а зараз її розмір - понад 1700 сторінок. Для того, щоб систематизувати такий величезний набір фактів, і потрібні теорії.

Про епілепсію

На епілепсію хворіє близько 1% населення Землі - це 50-60 мільйонів людей. Один із радикальних методів лікування – видалення ділянки мозку, в якому зароджується напад. Але тут не все так просто. Приблизно в половині випадків епілепсія у дорослих людей розвивається у скроневій частці мозку, пов'язаної з гіпокампом. Ця структура відповідає за формування нових спогадів. Якщо у людини вирізати два гіпокампи з обох боків мозку, вона втратить здатність запам'ятовувати нове. Вийде такий безперервний день бабака, оскільки людина буде здатна запам'ятати що-небудь лише на 10 хвилин. Суть моїх досліджень полягала в тому, щоби передбачити не такі радикальні, але інші можливі та ефективні способи боротьби з епілепсією. У дисертації я намагався зрозуміти, як починається епілептичний напад.

Щоб розібратися, що відбувається з мозком під час нападу, уявіть, що ви прийшли на концерт і в якийсь момент зал вибухнув оплесками. Ви плескаєте у своєму ритмі, а люди навколо вас – в іншому. Якщо досить багато людей починають плескати однаково, вам складно буде продовжувати слідувати своєму ритму і ви, швидше за все, почнете плескати разом з усіма. Подібним чином працює епілепсія, коли нейрони головного мозку починають сильно синхронізуватися, тобто генерувати імпульси одночасно. Такий процес синхронізації може залучати цілі області мозку - у тому числі ті, що контролюють рух і тоді виникає напад. Хоча більшість нападів характеризується відсутністю нападів, оскільки епілепсія який завжди виникає у моторних областях.

Припустимо, два нейрони пов'язані між собою збудливими зв'язками в обидві сторони. Один нейрон пересилає імпульс іншому, що збуджує його, і той пересилає імпульс назад. Якщо збудливі зв'язки занадто сильні, це збільшить активність з допомогою обміну імпульсами. У нормі цього немає, оскільки існують гальмують нейрони, які зменшують активність занадто активних клітин. Але якщо гальмування перестає нормально працювати, це може призвести до епілепсії. Найчастіше це пов'язано із зайвим накопиченням хлору в нейронах. У своїй роботі я розробляв математичну модель мережі нейронів, яка може переходити в режим епілепсії за патології гальмування, пов'язаної з накопиченням хлору всередині нейронів. У цьому мені допомагали записи активності нейронів людської тканини, отриманої після операцій на епілептичних хворих. Побудована модель дозволяє тестувати гіпотези щодо механізмів епілепсії, щоб прояснити деталі цієї патології. Виявилося, що відновлення балансу хлору у пірамідних нейронах може допомогти зупинити епілептичний напад за рахунок відновлення балансу збудження – гальмування у мережі нейронів. Мій другий науковий керівник, Антон Чижов у Фізико-технічному інституті в Петербурзі, нещодавно отримав грант російського наукового фонду з дослідження епілепсії, тому цей напрям досліджень буде продовжуватися в Росії.

Сьогодні чимало цікавих робіт у галузі обчислювальної нейробіології. Наприклад, у Швейцарії є проект Blue Brain Project, мета якого – максимально детально описати невелику ділянку мозку – соматосенсорної кори щура, яка відповідає за виконання рухів. Навіть у невеликому мозку щури - мільярди нейронів, і всі вони пов'язані між собою певним чином. Наприклад, в області кори один пірамідний нейрон утворює зв'язки приблизно з 10000 інших нейронів. У проекті Blue Brain Project записали активність близько 14 000 нервових клітин, охарактеризували їх форму та реконструювали близько 8 000 000 зв'язків між ними. Потім за допомогою спеціальних алгоритмів вони з'єднали нейрони разом біологічно правдоподібним чином, щоб у мережі могла з'явитися активність. Модель підтвердила теоретично знайдені принципи організації кори – наприклад, баланс між збудженням та гальмуванням. І зараз у Європі є великий проект, який називається Human Brain Project. Він повинен описати весь людський мозок з урахуванням усіх тих даних, які є сьогодні. Цей міжнародний проект - свого роду Великий адронний колайдер від нейронауки, оскільки в ньому бере участь близько сотні лабораторій із понад 20 країн.

Критики Blue Brain Project та Human Brain Project задаються питанням, наскільки важливою є величезна кількість деталей, щоб описати принципи роботи мозку. Для порівняння - наскільки важливим є опис Невського проспекту в Петербурзі на карті, де видно лише континенти? Тим не менш, спроба зібрати воєдино величезну кількість даних, безумовно, важлива. У гіршому випадку, навіть якщо ми до кінця не зрозуміємо, як працює мозок, збудувавши таку модель, ми зможемо використовувати її в медицині. Наприклад, для вивчення механізмів різних захворювань та моделювання дії нових ліків.

У мій проект присвячений вивченню нервової системи гідри. Незважаючи на те, що навіть у шкільних підручниках біології її вивчають однією з перших, її нервова система досі погано досліджена. Гідра - родичка медузи, тому вона така ж прозора і має порівняно невелику кількість нейронів - від 2 до 5 тисяч. Тому можна одночасно записати активність практично з усіх клітин нервової системи. Для цього використовується такий інструмент, як "кальцієвий іміджинг". Справа в тому, що щоразу, коли нейрон розряджається, у нього змінюється концентрація кальцію всередині клітини. Якщо додати спеціальну фарбу, яка починає світитися при підвищенні концентрації кальцію, то щоразу при генерації нервового імпульсу ми бачитимемо характерне свічення, яким можна визначити активність нейрона. Це дозволяє записувати активність у живій тварині під час поведінки. Аналіз такої активності дозволить зрозуміти, як нервова система гідри керує її рухом. Аналогії, отримані в ході таких досліджень, можна використовувати для опису руху більш складних тварин - таких як ссавці. А в далекій перспективі – у нейроінжинірингу для створення нових систем контролю нервової активності.

Про важливість нейронауки для суспільства

Чому нейронаука така важлива для сучасного суспільства? По-перше, це можливість розробки нових методів лікування нейрологічних захворювань. Як можна знайти ліки, якщо не розумієш, як вони працюють на рівні цілого мозку? Мій науковий керівник у Парижі Борис Гуткін, який також працює у Вищій школі економіки у Москві, займається вивченням кокаїнової та алкогольної залежності. Його робота присвячена опису тих перебудов у системі підкріплення, що призводять до залежності. По-друге, це нові технології – зокрема, нейропротезування. Наприклад, людина, яка залишилася без руки, завдяки імпланту вживленого в мозок зможе контролювати штучні кінцівки. Олексій Осадчий у ВШЕ активно займається цим напрямом у Росії. По-третє, у далекій перспективі це вихід у IT, а саме у технології машинного навчання. По-четверте, це сфера освіти. Чому, наприклад, ми вважаємо, що 45 хвилин – це найефективніша тривалість уроку у школі? Можливо, це питання краще вивчити, використовуючи знання когнітивної нейронауки. Так ми зможемо краще зрозуміти, як нам ефективніше викладати у школах, університетах та як ефективніше планувати робочий день.

Про нетворкінгу в науці

У науці дуже важливим є питання комунікації між вченими. Для нетворкінгу необхідна участь у наукових школах та конференціях, щоб бути в курсі поточного стану справ. Наукова школа - це така велика тусовка: на місяць ви опиняєтеся серед інших PhD-студентів та постдоків. Під час навчання до вас приїжджають відомі вчені, які розповідають про свою роботу. Паралельно ви займаєтеся індивідуальним проектом, і вами керує хтось досвідченіший. Не менш важливо підтримувати добрі стосунки зі своїм керівником. Якщо студент-магістр не має гарних рекомендаційних листів, його навряд чи візьмуть на стажування. Від стажування залежить, чи його візьмуть для написання дисертації. Від результатів дисертації – подальше наукове життя. На кожному з цих етапів обов'язково запитують відгук керівника, і якщо людина не надто добре працювала, це досить швидко стане відомо, тому важливо дорожити своєю репутацією.

Якщо говорити про довгострокові плани, я планую пройти кілька постдоків, перш ніж знайти постійну позицію в університеті чи дослідницькій лабораторії. Для цього потрібна достатня кількість публікацій, які зараз у процесі. Якщо все складеться, я маю думки повернутися до Росії через кілька років, щоб організувати тут свою лабораторію чи наукову групу.

Дистанційне навчання - для дорослих та спеціалістів.

Диплом, Bachelor, Master, Лікарська - .

Факультет - Психологія - заочне навчання

Ви можете подати документи та зареєструватися будь-коли з будь-якої країни. Ми пропонуємо дистанційне навчання за більш ніж 200 спеціальностями. Система навчання Міжнародного Університету Бірчам повністю сумісна з роботою та способом життя сучасної людини.

Диплом - Фахівець / Експерт - Нейронауки
Bachelor - Бакалавр - Нейронауки
Master - Магістр - Нейронауки
Лікарський ступінь (Ph.D.) - Нейронауки

Нейронауки - заочне навчання

Дана спеціальність є спілкою біології, психології, досліджень мозку та поведінки людини. Програма навчання передбачає комплексне вивчення аспектів починаючи з молекулярного рівня і до досвіду людської свідомості, відносин між структурними та фізіологічними механізмами мозку, нервової системи та психічної реальності свідомості. Студенти розглянуть молекулярну та клітинну пластичність, нейронний та психологічний розвиток, сенсорні та моторні системи, увагу, пам'ять, мовлення, мислення, уяву, емоції, аспекти еволюції та свідомості.

: Frances Chelos Lopez
Детальна інформація про цього керівника та інших викладачів Міжнародного Університету Бірчам доступна на сайті Bircham University Human Network.

Нейронауки
Біо психологія
Клітинна нейробіологія
Нейробіологічний розвиток
Природні інтелектуальні системи
Нейробіохімія
Свідомість людини
Нервова система
Когнітивна неврологія
Штучні нейронні мережі
Когнітивний розвиток
Когнітивна психологія

Нейронауки - дистанційно - заочне навчання

Програми (модулі) всіх спеціальностей, пропоновані Міжнародним Університетом Бірчам, відповідають рівню Магістра, та можуть бути адаптовані під рівні Фахівця, Експерта, Бакалавра та Ph.D. Також є можливість вивчати предмети кожного модуля окремо. Ця програма може бути поєднана з іншими модулями або доповнена дисциплінами іншого модуля того ж факультету.

Студенти, які вступають на дистанційне навчання, повинні взяти до уваги такі аспекти:
1. Адреса: Міжнародний Університет Бірчам повинен мати діючу поштову адресу для відправки навчальних матеріалів та документів.
2. Комунікація: Спілкування між університетом та студентом підтримується телефоном, електронною або звичайною поштою.
3. Обмеження: Будь-які труднощі, фізичні чи психологічні, що впливають на читання та розуміння книг, написання рефератів, мають бути повідомлені університету під час вступу.
4. Технічні вимоги: Для проходження навчання у Міжнародному Університеті Бірчам не потрібні особливі технічні чи технологічні засоби.
5. Мова навчання: Отримання навчальних матеріалів та подання рефератів певною мовою має бути запрошено абітурієнтом та схвалено Bircham International University у процесі вступу.
6. Дискримінація: Не існує дискримінації за ознакою раси, кольору шкіри, статі чи віросповідання.
7. Вік: Див. вимоги для вступу на кожен конкретний освітній рівень.

Всі документи про Ваше дистанційне навчання будуть представлені англійською мовою. Ви можете запросити подання письмових робіт іншою мовою.

Тривалість навчання - Нейронауки - дистанційно - заочне навчання

Орієнтовний розрахунок тривалості навчання проводитись на основі показника: 15 навчальних годин на тиждень. Таким чином, у випадку програми, що покриває 21 академічний кредит (А.К.), навчання триватиме 21 тиждень. Для програми, що покриває 45 академічний кредит (А.К.), навчання триватиме 45 тижнів. Тривалість навчання також залежить від кількості трансферних балів, зарахованих із попередньої освіти та професійного досвіду.

Нейронауки - заочне навчання

Список навчальних дисциплін (кожний предмет складає 3 АК): 1 академічний кредит (А.К.) BIU = 1 семестральний О.К. США (15 годин навчання) = 1 А.К. ECTS (30 годин навчання).

Цей курс може бути використаний для корпоративного навчання.

Нейронауки
Поєднуючи свідомість та поведінку, біологію та психологію; починаючи з молекулярного рівня та закінчуючи свідомим досвідом людини; цей курс дає повне уявлення про тісносплетіння між структурними, фізіологічними механізмами головного мозку та центральної нервової системи, розкриваючи таким чином психологічну реальність розуму.

Біо психологія
Цей курс пропонує детальний огляд біологічних принципів, пов'язаних із поведінкою. Під час навчання будуть порушені такі теми, як розвиток нервової системи, біологічні механізми сприйняття та дії, біохімічні процеси регуляції поведінки, емоцій та психічних розладів.

Клітинна нейробіологія
Цей курс присвячено вивченню фізичних складів клітинних процесів у нейробіології. Розглядає організаційні принципи мозку, структури нейронів, нейрофізіологію, біофізику клітини, синаптичні передачі, нейромедіаторні системи мозку, нейрохімію, нейрофармакологію, нейроендокринні відносини та молекулярну біологію нейронів.
Науковий керівник: Jose W. Rodriguez

Нейробіологічний розвиток
Цей курс розглядає розвиток нейробіології від молекулярного рівня до нервової системи, включаючи розвиток та пластичність мозку, старіння та хвороби нервової системи, організації сенсорних та моторних систем, структури та функції кори головного мозку, синаптичне ремоделювання та моделювання нейронних систем та механізмів, що беруть участь у контролі поведінки. та вищих психічних процесах.
Науковий керівник: Fernando Miralles

Природні інтелектуальні системи
Цей курс досліджує природні інтелектуальні системи, їх біологічні основи, принципи організації та функціонування. Біологічна система має бути зрозуміла з погляду її середовища, екологічної ніші та еволюційної історії.

Нейробіохімія
Цей курс показує поточні питання та експериментальні підходи у неврології на клітинному та нейрохімічному рівнях. Навчальний матеріал організований на три частини: клітинний та біохімічний склади, організації нервової системи та біохімічні механізми, що лежать в основі сигналів нейронів, контролю форми клітин та їх хімічних факторів, що визначають розвиток.
Науковий керівник: Frances Chelos Lopez

Свідомість людини
Цей курс розглядає людську свідомість. Мозок із його складними біохімічними, фізіологічними, нервовими процесами є матеріальним субстратом свідомості. Свідомість є суб'єктивний образ об'єктивного світу, явище поза досяжністю неврології. Навіть детальне вивчення функцій мозку і дій нейронів може бути недостатнім, щоб пояснити здатність людини усвідомлювати навколишній світ і саму себе.
Науковий керівник: Elena Lorente Rodríguez

Нервова система
Цей курс вивчає нейробіологію на системному рівні. Показує компоненти нейробіології, використовуючи безхребетні та хребетні системи та штучні нейронні мережі. Виділяє структуру, функції та пластичність нервових карт, візуальні обробки у сітківці та корі головного мозку, інтеграції сенсомоторної діяльності, центральні генератори, нейромодуляції, синаптична пластичність, теоретичні моделі асоціативної пам'яті, теорії інформації та нервове кодування.
Науковий керівник: Frances Chelos Lopez

Когнітивна неврологія
Цей курс розглядає основи когнітивної неврології. Включає дослідження пацієнтів з хворою психікою, нейрофізіологічні дослідження на тваринах, вивчення нормальних когнітивних процесів в організмі людини, фізіологічні методи і неінвазивні поведінки. Цей курс розглядає сприйняття і розпізнавання об'єктів, увагу, мову, фізичні та сенсорні функції, і навіть неврологічні системи, що у навчанні та зберіганні різних типів інформації.

Науковий керівник: Frances Chelos Lopez

Штучні нейронні мережі
Цей курс розглядає основи та застосування штучних нейронних мереж на основі біології. Докладно досліджується реалізація різних нейронних мережевих топологій та пов'язані з ними алгоритми навчання. Вивчаються останні досягнення у галузі нейронних мереж, оптичних високошвидкісних мереж, методології підключення та бездротові обчислення.
Науковий керівник: Alba Garcia Seco de Herrera

Когнітивний розвиток
Цей курс пропонує міждисциплінарний погляд на навчання, досліджуючи теорії та моделі в галузі освіти, когнітивної психології та штучного інтелекту. Під час навчання розглядаються різні точки зору на процес навчання, запам'ятовування та зберігання інформації, саморегульовані методи навчання, метапізнання, здатність проведення аналогії, формування понять, набуття навичок, освоєння мови, читання, письма та рахунки.
Науковий керівник: Elena Lorente Rodríguez

Когнітивна психологія
Мета даного курсу - аналіз методів, відкриттів та протиріч у галузі когнітивної неврології та психології. Студенти вивчать теорії людського пізнання та еволюції мозку, ґрунтуючись на порівняльній та еволюційній точці зору, використовуючи дані, отримані під час досліджень тварин та дітей молодшого віку. Під час навчання будуть порушені такі теми, як сприйняття, увага, пам'ять, подання засвоєної інформації, мова, вирішення проблемних ситуацій та міркування.
Науковий керівник: Elena Lorente Rodríguez

Вимоги до абітурієнтів

Натисніть, щоб скачати... Офіційна заява про прийом

Для вступу до Міжнародного Університету Бірчам, необхідно надіслати електронною поштою офіційну заяву про прийом, заповнену за стандартною формою з датою та підписом. Ви можете завантажити форму цієї заяви з нашого сайту або запросити її поштою. Надішліть повний пакет документів поштою на нашу адресу або як вкладені файли (формат PDF або JPG) на нашу електронну адресу.

Стандартна тривалість процедури розгляду документів складає 10 днів.

Усі абітурієнти мають представити:

* Заповнена заява про прийом з датою та підписом;
* 1 фотографію 3х4;
* Резюме;
* Копію документа, що засвідчує особу.

Абітурієнти, що надходять на ступеня Бакалавра, Магістра або Ph.D., також мають надіслати:

* Внесок за розгляд документів: €200 євро або 250 доларів США;
* Копії дипломів, вкладишів з оцінками, сертифікатів тощо;
* Додаткові документи: лист із проханням про стипендію, особливі побажання, пропозиції (опціонально).

Після розгляду заяви про прийом, Bircham International University видає офіційне свідоцтво про прийом, в якому буде вказано загальну кількість трансферних балів, зарахованих з Вашої попередньої освіти та професійного досвіду, та перелік усіх дисциплін, які Ви повинні опанувати для завершення основної програми навчання за обраною Вами спеціальності. Цей процес не може бути проведений без отримання заяви про прийом.

Ви можете подати документи та зареєструватися будь-коли з будь-якої країни.

ОФІСИ BIU - Університет дистанційної освіти -Контакти ...
Якщо у Вас виникнуть додаткові питання, звертайтесь. Ми будемо раді допомогти Вам. :)

Нейронауки - дистанційно - заочне навчання

Приналежність до професійних асоціацій є найкращим способом професійного зростання.

Приналежність до професійних асоціацій є найкращим способом професійного зростання. Вимоги до кандидатів варіюють залежно від факультету, кваліфікації та даних випускника, таким чином, BIU не може гарантувати членство своїх випускників у різних асоціаціях. Міжнародний Університет Бірчам не бере участі та не виступає посередником у цьому процесі. BIU лише надає посилання на професійні асоціації у разі кожного факультету. Якщо Вас зацікавить будь-яка організація, зв'яжіться з нею безпосередньо.

ACN - Association for Comprehensive NeuroTherapy
BNA - British Neuroscience Association
CNS - Cognitive Neuroscience Society
CPT - Consejo Profesional de Terapeutas Holísticos
CPT - Каунція холістської професійної терапісти
EBBS - European Brain and Behaviour Society
EMCCS - European Molecular and Cellular Cognition Society
ESN - European Society for Neurochemistry
ESN - Federation of the European Societies of Neuropsychology
FABBS - Federation of Associations в Behavioral and Brain Sciences
FALAN - Federation of Neuroscience Society of Latin America and the Caribbean
FAONS - Federation of Asian-Oceanian Neuroscience Societies
FENS - Federation of European Neuroscience Societies
FESN - Federation of the European Societies of Neuropsychology
IBANGS - International Behavioural and Neural Genetics Society
IBNS - International Behavioral Neuroscience Society
IBRO - International Brain Research Organization
INNS - International Neural Network Society
INS - International Neuropsychological Society
SBN - Sociedade Brasileira de Neurociencias
SBNeC - Sociedade Brasileira de Neurociencias e Comportamento
SEN - Sociedad Española de Neurociencia
SFN - Society for Neuroscience
SN - Société des Neurosciences
SONA - Society of Neuroscientists of Africa

Визнання - Нейронауки - дистанційно - заочне навчання

Визнання - Дистанційне навчання
Акредитація - Дистанційне навчання -
Легалізація диплому - Послуги для випускників -
ECTS бали - Безперервна освіта -
Визнання Диплома дистанційної освіти та зарахування академічних кредитів (А.К.) іншими навчальними закладами, організаціями та підприємствами є прерогативою приймаючої сторони. Критерії цього процесу відрізняються в кожному університеті і залежать від їхньої внутрішньої політики та законодавства країни, де вони знаходяться.

Екологія свідомості: Життя. Достеменно доведено, що наш мозок - дико пластична штука, і індивідуальне навчання серйозно на нього впливає - значно більшою мірою, ніж вроджені схильності.

Якщо порівнювати з дитинчатами інших тварин, можна сказати, що людина народжується з недорозвиненим мозком:його маса у новонародженого становить лише 30% маси мозку дорослого. Еволюційні біологи припускають, що ми повинні народжуватися недоношеними, щоб наш мозок розвивався, взаємодіючи із зовнішнім середовищем. Науковий журналіст Ася Казанцева у лекції «Навіщо мозку вчитися?» у рамках програми «Арт-освіта 17/18» розповіла

Про процес навчання з погляду нейробіології

і пояснила, як мозок змінюється під впливом досвіду, а також чим під час навчання корисні сон і лінощі.

Хто вивчає феномен навчання

Питанням, навіщо мозку вчитися, займаються як мінімум дві важливі науки – нейробіологія та експериментальна психологія. Нейробіологія, що вивчає нервову систему і те, що відбувається в мозку на рівні нейронів у момент навчання, працює найчастіше не з людьми, а з щурами, равликами та черв'ячками. Фахівці з експериментальної психології намагаються зрозуміти, які речі впливають на навчання людини: наприклад, дають йому важливе завдання, що перевіряє його пам'ять або навчальність, і дивляться, як він з ним справляється. Ці науки інтенсивно розвивалися останніми роками.

Якщо дивитися навчання з погляду експериментальної психології, то корисно згадати, що це наука - спадкоємиця біхевіоризму, а біхевіористи вважали, що мозок - чорний ящик, та його принципово не цікавило, що у ньому відбувається. Вони сприймали мозок як систему, яку можна впливати стимулами, після чого в ній трапляється якась магія, і вона певним чином на ці стимули реагує. Біхевіористів цікавило, як може виглядати ця реакція і що на неї здатне впливати. Вони вважали, щонавчання - це зміна поведінки внаслідок освоєння нової інформації

Це визначення досі широко застосовується у когнітивних науках. Скажімо, якщо студенту дали почитати Канта і він запам'ятав, що є «зоряне небо над головою та моральний закон у мені», озвучив це на іспиті і йому поставили п'ятірку, отже, відбулося навчання.

З іншого боку, таке ж визначення можна застосувати і до поведінки морського зайця (аплізії). Нейробіологи часто ставлять досліди з цим молюском. Якщо бити аплізію струмом у хвостик, вона починає боятися навколишньої реальності та втягувати зябра у відповідь на слабкі стимули, яких вона раніше не боялася. Таким чином, у неї також відбувається зміна поведінки, навчання. Це визначення можна застосовувати і до більш простих біологічних систем. Уявімо систему з двох нейронів, з'єднаних одним контактом. Якщо ми подамо на неї два слабкі імпульси струму, то в ній тимчасово зміниться провідність і одному нейрону буде легше подавати сигнали іншому. Це теж навчання лише на рівні цієї маленької біологічної системи. Таким чином, від навчання, яке ми спостерігаємо у зовнішній реальності, можна побудувати місток до того, що відбувається у мозку. У ньому є нейрони, зміни в яких впливають на нашу реакцію на середовище, тобто на навчання.

Як працює мозок

Але щоб говорити про мозок, потрібно мати базове уявлення про його роботу. Зрештою, у кожного з нас у голові є ці півтора кілограми нервової тканини. Мозок складається з 86 мільярдів нервових клітин або нейронів.Типовий нейрон має тіло клітини з безліччю відростків. Частина відростків – дендрити, які збирають інформацію та передають її на нейрон. А один довгий відросток, аксон, передає її наступним клітинам. Під передачею інформації в рамках однієї нервової клітини мається на увазі електричний імпульс, який йде відростком, як по дроту. Один нейрон взаємодіє з іншим через місце контакту, яке називається синапс, сигнал йде за допомогою хімічних речовин. Електричний імпульс призводить до вивільнення молекул – нейромедіаторів: серотоніну, дофаміну, ендорфінів. Вони просочуються через синаптичну щілину, впливають на рецептори наступного нейрона, і він змінює свій функціональний стан - наприклад, у нього на мембрані відкриваються канали, через які починають проходити іони натрію, хлору, кальцію, калію і т.д. що у ньому, своєю чергою, теж формується різницю потенціалів, і електричний сигнал йде далі, наступну клітину.

Але коли клітина передає сигнал іншій клітині, цього найчастіше недостатньо для якихось помітних змін у поведінці, адже один сигнал може вийти і випадково через якісь обурення у системі. Для обміну інформацією клітини передають одна одній багато сигналів. Головний кодуючий параметр у мозку - це частота імпульсів: коли одна клітина хоче щось передати іншій клітині, вона починає посилати сотні сигналів на секунду. До речі, ранні дослідні механізми 1960-70-х років формували звуковий сигнал. У мозок експериментальній тварині вживляли електрод, і за швидкістю тріску кулемета, який чувся в лабораторії, можна було зрозуміти, наскільки активним є нейрон.

Система кодування з допомогою частоти імпульсів дбає про різних рівнях передачі - навіть у рівні простих зорових сигналів. У нас на сітківці є колбочки, які реагують на різні довжини хвиль: короткі (у шкільному підручнику вони називаються сині), середні (зелені) та довгі (червоні). Коли сітківку надходить хвиля світла певної довжини, різні колбочки збуджуються різною мірою. І якщо хвиля довга, то червона колбочка починає інтенсивно подавати сигнал у мозок, щоб ви зрозуміли, що колір червоний. Втім, тут все не так просто: у колб перекривається спектр чутливості, і зелена теж вдає, що вона щось таке побачила. Далі мозок самостійно це аналізує.

Як мозок приймає рішення

Принципи, аналогічні тим, що використовуються в сучасних механічних дослідженнях і дослідах на тваринах з імплантованими електродами, можна застосовувати і до набагато складніших поведінкових актів. Наприклад, у мозку є так званий центр задоволення - ядро. Чим активніша ця область, тим сильніше випробуваному подобається те, що він бачить, і вища ймовірність, що він захоче це купити або, наприклад, з'їсти. Експерименти з томографом показують, що за певною активністю прилеглого ядра можна ще до того, як людина озвучить своє рішення, припустимо, щодо купівлі кофточки, сказати, буде вона її купувати чи ні. Як каже прекрасний нейробіолог Василь Ключарьов, ми робимо все, щоб сподобатися нашим нейронам у прилеглому ядрі.

Складність у тому, що у нас в мозку немає єдності суджень, кожен відділ може мати свою думку про те, що відбувається. Історія, схожа на суперечку колб у сітківці, повторюється і з більш складними речами. Припустимо, ви побачили кофтинку, вона вам сподобалася, і ваше ядро ​​видає сигнали. З іншого боку, ця кофточка коштує 9 тисяч рублів, а зарплата ще за тиждень - і тоді ваша амігдала, або мигдалеподібне тіло (центр, пов'язаний насамперед із негативними емоціями), починає видавати свої електричні імпульси: «Слухай, залишається мало грошей. Якщо ми зараз купимо цю кофтинку, ми матимемо проблеми». Лобова кора приймає рішення в залежності від того, хто голосніше репетує - прилежне ядро ​​або амігдала. І тут ще важливо, що згодом ми здатні проаналізувати наслідки, до яких це рішення призвело. Справа в тому, що лобова кора спілкується і з амігдалою, і з ядром, що прилягає, і з відділами мозку, пов'язаними з пам'яттю: вони їй розповідають, що сталося після того, як минулого разу ми приймали таке рішення. Залежно від цього лобова кора може уважніше поставитися до того, що кажуть їй амігдала і ядро. Так мозок здатний змінюватись під впливом досвіду.

Чому ми народжуємося з маленьким мозком

Усі людські діти народжуються недорозвиненими, буквально недоношеними порівняно з дитинчатами будь-якого іншого виду. У жодної тварини немає настільки довгого дитинства, як у людини, і у них не буває потомства, яке народжувалося б з настільки маленьким мозком щодо маси мозку дорослого: у людського новонародженого вона становить лише 30%.

Всі дослідники сходяться на думці, що ми змушені народжувати людину незрілою через значний розмір її мозку. Класичне пояснення - це акушерська дилема, тобто історія конфлікту між прямоходінням та великою головою. Щоб народити дитинча з такою головою та великим мозком, потрібно мати широкі стегна, але неможливо їх нескінченно розширювати, бо це заважатиме ходити. За підрахунками антрополога Холлі Дансуорт, щоб народжувати більш зрілих дітей, достатньо було б збільшити ширину родового каналу лише на три сантиметри, але еволюція все одно в якийсь момент зупинила розширення стегон. Еволюційні біологи припустили: мабуть, ми й повинні народжуватися недоношеними, щоб наш мозок розвивався у взаємодії із зовнішнім середовищем, адже в матці загалом досить мало стимулів.

Є знамените дослідження Блекмора та Купера. Вони в 70-ті роки проводили досліди з кошенятами: більшу частину часу тримали їх у темряві і на п'ять годин на день садили у освітлений циліндр, де вони отримували не зовсім звичайну картину світу. Одна група кошенят протягом кількох місяців бачила лише горизонтальні смуги, а інша – лише вертикальні. У результаті кошенят виникли великі проблеми зі сприйняттям реальності. Одні врізалися в ніжки стільців, тому що не бачили вертикальних ліній, інші так само ігнорували горизонтальні - наприклад, не розуміли, що у столу є край. З ними проводили тести, грали за допомогою палички. Якщо кошеня росло серед горизонтальних ліній, то горизонтальну паличку він бачить і ловить, а вертикальну просто не помічає. Потім вживляли електроди в кору мозку кошенят і дивилися, яким має бути нахил палички, щоб нейрони почали видавати сигнали. Важливо, що з дорослим котом під час такого експерименту нічого не сталося б, а от світ маленького кошеня, чий мозок тільки вчиться сприймати інформацію, внаслідок такого досвіду може бути назавжди спотворений. Нейрони, які ніколи не зазнавали впливу, перестають функціонувати.

Ми звикли вважати, що чим більше зв'язків між різними нейронами, відділами людського мозку, тим краще. Це так, але з певними застереженнями. Потрібно не просто, щоб зв'язків було багато, а щоб вони мали якесь відношення до реального життя.У півторарічної дитини синапсів, тобто контактів між нейронами в мозку, набагато більше, ніж у професора Гарварда чи Оксфорда. Проблема у цьому, що це нейрони пов'язані хаотично. У ранньому віці мозок швидко дозріває і його клітини формують десятки тисяч синапсів між усім і всім. Кожен нейрон розкидає відростки на всі боки, і вони чіпляються за все, до чого змогли дотягнутися. Але далі починає працювати принцип «Використовуй, чи втратиш». Мозок живе у навколишньому середовищі і намагається справлятися з різними завданнями: дитину вчать координувати рухи, хапати брязкальце тощо. він ганяв нервові імпульси. А зв'язки, які відповідають за те, щоб розкидати кашу по всій кімнаті, стають менш вираженими, бо батьки не заохочують таких дій.

Процеси зростання синапсів досить добре вивчені молекулярному рівні. Еріку Канделу дали Нобелівську премію через те, що він здогадався вивчати пам'ять не так на людях. Людина має 86 мільярдів нейронів, і, поки вчений розібрався б у цих нейронах, їй довелося б перевести сотні піддослідних. А оскільки ніхто не дозволяє розкривати мозок стільким людям заради того, щоб подивитися, як вони навчилися тримати ложку, Кандел придумав працювати з равликами. Аплізія - суперзручна система: з нею можна працювати, вивчивши всього чотири нейрони. Насправді, у цього молюска більше нейронів, але на його прикладі набагато простіше виявити системи, пов'язані з навчанням та пам'яттю. У ході експериментів Кандел зрозумів, що короткочасна пам'ять – це тимчасове посилення провідності вже існуючих синапсів, а довготривала полягає у зростанні нових синаптичних зв'язків.

Це виявилося застосовним і до людини - схоже на те, як ми ходимо травою. Спочатку нам все одно, куди йти на поле, але поступово ми протоптуємо стежку, яка потім перетворюється на ґрунтову дорогу, а потім на асфальтовану вулицю та трисмугове шосе з ліхтарями. Подібним чином нервові імпульси протоптують собі доріжки у мозку.

Як формуються асоціації

Наш мозок так влаштований: він формує зв'язки між подіями, що відбуваються одночасно.Зазвичай під час передачі нервового імпульсу виділяються нейромедіатори, які впливають на рецептор, і електричний імпульс йде наступний нейрон. Але є один рецептор, який працює не так, він називається NMDA. Це один із ключових рецепторів для формування пам'яті на молекулярному рівні. Його особливість у тому, що він працює у тому випадку, якщо сигнал прийшов з обох боків одночасно.

Усі нейрони кудись ведуть.Один може привести у велику нейронну мережу, яка пов'язана із звучанням модної пісеньки у кафе. А інші – в іншу мережу, пов'язану з тим, що ви пішли на побачення. Мозок заточений на те, щоб пов'язувати причину і слідство, він на анатомічному рівні здатний запам'ятати, що між піснею та побаченням є зв'язок. Рецептор активується та пропускає через себе кальцій. Він починає вступати у безліч молекулярних каскадів, які призводять до роботи деяких генів, які до цього не працювали. Ці гени проводять синтез нових білків і виростає ще один синапс. Так зв'язок між нейронною мережею, що відповідає за пісеньку, і мережею, що відповідає за побачення, стає міцнішим. Тепер навіть слабкого сигналу достатньо, щоби пішов нервовий імпульс і у вас сформувалася асоціація.

Як навчання впливає на мозок

Є знаменита історія про лондонських таксистів. Не знаю, як зараз, але буквально кілька років тому для того, щоб стати справжнім таксистом у Лондоні, потрібно було скласти іспит з орієнтації у місті без навігатора - тобто знати як мінімум дві з половиною тисячі вулиць, односторонній рух, дорожні знаки, заборони на зупинку, а також вміти побудувати оптимальний маршрут. Тому щоб стати лондонським таксистом, люди кілька місяців ходили на курси. Дослідники набрали три групи людей. Одна група – надійшли на курси, щоб стати таксистами. Друга група – ті, хто теж ходив на курси, але покинув навчання. А люди з третьої групи взагалі не думали ставати таксистами. Всім трьом групам вчені зробили томограму, щоб переглянути щільність сірої речовини в гіпокампі. Це важлива зона мозку, пов'язана з формуванням пам'яті та просторовим мисленням. Виявилося, що якщо людина не хотіла ставати таксистом або хотіла, але не стала, то щільність сірої речовини в її гіпокампі залишалася незмінною. А от якщо він хотів стати таксистом, пройшов тренінг і справді опанував нову професію, то щільність сірої речовини збільшилася на третину – це дуже багато.

І хоча до кінця не ясно, де причина, а де слідство (чи люди дійсно опанували нову навичку, чи то у них спочатку була добре розвинена ця область мозку і тому їм було легко навчитися), абсолютно точно наш мозок - дико пластична штука, та індивідуальне навчання серйозно на нього впливає - значно більшою мірою, ніж уроджені схильності. Важливо, що й у 60 років навчання впливає на мозок. Звичайно, не так ефективно і швидко, як у 20, але в цілому мозок протягом усього життя зберігає деяку здатність до пластичності.

Навіщо мозку лінуватися та спати

Коли мозок чогось навчається, він вирощує нові зв'язки між нейронами.А це процес повільний і дорогий, на нього потрібно витрачати багато калорій, цукру, кисню, енергії. Взагалі, людський мозок, при тому, що його вага становить лише 2% від ваги всього тіла, споживає близько 20% усієї енергії, яку ми отримуємо. Тому за будь-якої можливості він намагається нічого не вчитися, не витрачати енергію. Насправді це дуже мило з його боку, адже якби ми запам'ятовували все, що бачимо щодня, то ми досить швидко збожеволіли б.

У навчанні, з погляду мозку, є два принципово важливі моменти. Перший полягає в тому, що, коли ми освоюємо будь-яку навичку, нам стає легше діяти правильно, ніж неправильно.Наприклад, ви вчитеся водити машину з механічною коробкою передач, і вам спочатку все одно, перемикати передачу з першої на другу або з першої на четверту. Для вашої руки та мозку всі ці рухи рівноймовірні; вам неважливо, в який бік гнати нервові імпульси. А коли ви вже досвідченіший водій, то вам фізично простіше перемикати передачі правильно. Якщо ви потрапите в машину з принципово іншою конструкцією, вам знову доведеться замислюватися і контролювати зусиллям волі, щоб імпульс не пішов второваною доріжкою.

Другий важливий момент:

головне у навчанні - це сон

У нього багато функцій: підтримка здоров'я, імунітету, обміну речовин та різних сторін роботи мозку. Але всі нейробіологи сходяться на тому, що найголовніша функція сну - це робота з інформацією та навчанням.Коли ми освоїли якусь навичку, то хочемо сформувати довготривалу пам'ять. Нові синапси ростуть кілька годин, це довгий процес, і мозку найзручніше це робити саме тоді, коли ви нічим не зайняті. Під час сну мозок обробляє інформацію, отриману протягом дня, і стирає те, що з цього треба забути.

Є експеримент із пацюками, де їх вчили ходити лабіринтом з вживленими в мозок електродами і виявили, що уві сні вони повторювали свій шлях лабіринтом, а наступного дня ходили по ньому краще. Багато тестах на людях показано, що те, що ми вивчили перед сном, згадається краще, ніж вивчене з ранку. Виходить, що студенти, які приймаються за підготовку до іспиту десь ближче до півночі, все роблять правильно. З тієї ж причини важливо думати про проблеми перед сном. Звичайно, заснути буде складніше, але ми завантажимо питання в мозок, і, можливо, вранці прийде якесь рішення. До речі, сновидіння – це, скоріш за все, просто побічний ефект обробки інформації.

Як навчання залежить від емоцій

Навчання великою мірою залежить від увагитому що воно спрямоване на те, щоб знову і знову проганяти імпульси по конкретних шляхах нейронної мережі. З величезної кількості інформації ми на чомусь фокусуємося, беремо це на робочу пам'ять.Далі те, на чому ми утримуємо увагу, потрапляє вже на згадку довготривалу. Ви могли зрозуміти всю мою лекцію, але це не означає, що вам легко її переказати. А якщо ви прямо зараз на аркуші паперу намалюєте велосипед, то це не означає, що він добре їздитиме. Люди схильні забувати важливі деталі, особливо якщо вони не спеціалісти з велосипедів.

Діти завжди мали проблеми з увагою. Але зараз у цьому сенсі все стає простіше. У суспільстві не так потрібні конкретні фактичні знання - просто їх стало неймовірно багато. Набагато важливішим виявляється здатність швидко орієнтуватися в інформації, відрізняти достовірні джерела від недостовірних. Нам вже майже і не потрібно довго концентруватися на тому самому і запам'ятовувати великі обсяги інформації - важливіше швидко перемикатися.Крім того, зараз з'являється все більше професій саме для людей, яким складніше концентруватися.

Є ще один важливий фактор, що впливає на навчання – емоції. Насправді це взагалі головне, що в нас було багато мільйонів років еволюції, ще до того, як ми наростили всю цю величезну лобову кору. Цінність оволодіння тим чи іншим навичкою ми оцінюємо з погляду того, тішить він нас чи ні. Тому чудово, якщо вдається наші базові біологічні емоційні механізми залучати до навчання. Наприклад, вибудовувати таку систему мотивації, в якій лобова кора не думає про те, що ми повинні вивчити щось за допомогою посидючості та цілеспрямованості, а в якій прилежне ядро ​​каже, що йому просто страшенно подобається це заняття.

Нейробіологія вивчає нервову систему людини та тварин, розглядаючи питання устрою, функціонування, розвитку, фізіології, патології нервової системи та мозку. Нейробіологія – дуже широка наукова галузь, що охоплює багато напрямів, наприклад, нейрофізіологію, нейрохімію, нейрогенетику. Нейробіологія тісно стикається з когнітивними науками, психологією, і все більше впливає щодо соціо-психологічних явищ.

Вивчення нервової системи в цілому та мозку зокрема може проходити на молекулярному або клітинному рівні, коли досліджується будова та функціонування окремих нейронів, на рівні окремих скупчень нейронів, а також на рівні окремих систем (кора головного мозку, гіпоталамус тощо) та всієї нервової системи в цілому, включаючи і головний мозок, і спинний, і всю мережу нейронів в організмі людини.

Вчені-нейробіологи можуть вирішувати зовсім різні завдання і відповідати часом на найнесподіваніші питання. Як відновити роботу мозку після перенесеного інсульту та які клітини у тканині мозку людини впливали на його еволюцію – усі ці питання у компетенції нейробіологів. А ще: чому кава бадьорить, чому ми бачимо сни і чи можна керувати ними, як гени визначають наш характер і будову психіки, як робота нервової системи людини впливає на сприйняття смаків і запахів, і багато інших.

Одним із перспективних напрямів досліджень у нейробіології сьогодні є вивчення зв'язку свідомості та дії, тобто, як думка про здійснення дії призводить до її вчинення. Ці розробки є базою для створення принципово нових технологій, про які ми зараз у принципі не здогадуємось або такі, що починають посилено розвиватися. Прикладом таких може бути створення чутливих протезів кінцівок, які можуть повністю відновити функціонал втраченої кінцівки.

За оцінками експертів, окрім вирішення «серйозних» завдань розробки нейробіологів незабаром можуть бути використані в розважальних цілях, наприклад, в індустрії комп'ютерних ігор, щоб зробити їх ще реалістичнішими для гравця, при створенні спеціальних спортивних екзоскелетів, а також у військовій промисловості.

Тем для вивчення в нейробіології, незважаючи на безліч досліджень у цій галузі та підвищений інтерес з боку наукового співтовариства, менше не стає. Тому ще кільком поколінням вчених належить розгадувати загадки, які таїть у собі людський мозок та нервова система.

Нейробіолог – це вчений, який працює в одній із галузей нейробіології. Він може займатися фундаментальною наукою, тобто проводити дослідження, спостереження та експерименти, формуючи нові теоретичні підходи, знаходячи нові загальні закономірності, які можуть пояснити походження окремих випадків. В цьому випадку вчений цікавиться загальними питаннями про будову мозку, особливості взаємодії нейронів, вивчає причини виникнення неврологічних захворювань тощо.

З іншого боку, вчений може присвятити себе практиці, вирішуючи, як застосувати відомі фундаментальні знання для вирішення конкретних завдань, наприклад, при лікуванні захворювань, пов'язаних з порушеннями роботи нервової системи.

Щодня фахівці стикаються з вирішенням наступних питань:

1. як працює мозок та нейронні мережі на різних рівнях взаємодії, від клітинного до системного рівнів;

2. як можна достовірно виміряти реакції мозку;

3. які зв'язки, функціональні, анатомічні та генетичні, можна простежити у роботі нейронів на різних рівнях взаємодії;

4. які з показників роботи мозку можна вважати діагностичними чи прогностичними в медицині;

5. які лікарські засоби треба розробляти для лікування та протекції патологічних станів та нейродегенеративних захворювань нервової системи.

Читайте також