Нейробиология изучает нервную систему человека и животных, рассматривая вопросы устройства, функционирования, развития, физиологии, патологии нервной системы и мозга. Нейробиология – очень широкая научная область, охватывающая многие направления, например, нейрофизиологию, нейрохимию, нейрогенетику. Нейробиология тесно соприкасается с когнитивными науками, психологией, и оказывает все большее влияние при исследовании социо-психологических явлений.

Изучение нервной системы в целом и мозга в частности может проходить на молекулярном или клеточном уровне, когда исследуется строение и функционирование отдельных нейронов, на уровне отдельных скоплений нейронов, а также на уровне отдельных систем (кора головного мозга, гипоталамус и т.д.) и всей нервной системы в целом, включая и головной мозг, и спинной, и всю сеть нейронов в организме человека.

Ученые-нейробиологи могут решать совершенно разные задачи и отвечать, порой, на самые неожиданные вопросы. Как восстановить работу мозга после перенесенного инсульта и какие клетки в ткани мозга человека оказывали влияние на его эволюцию – все эти вопросы в компетенции нейробиологов. А еще: почему кофе бодрит, почему мы видим сны и можно ли управлять ими, как гены определяют наш характер и строение психики, как работа нервной системы человека влияет на восприятие вкусов и запахов, и многие-многие другие.

Одним из перспективных направлений исследований в нейробиологии сегодня является изучение связи сознания и действия, то есть, как мысль о совершении действия приводит к его совершению. Эти разработки являются базой для создания принципиально новых технологий, о которых мы сейчас в принципе не догадываемся или таких, которые начинают усиленно развиваться. Примером таковых можно назвать создание чувствительных протезов конечностей, которые могут полностью восстановить функционал потерянной конечности.

По оценкам экспертов, помимо решения «серьезных» задач разработки нейробиологов скоро могут быть использованы в развлекательных целях, например, в индустрии компьютерных игр, чтобы сделать их еще более реалистичными для игрока, при создании специальных спортивных экзоскелетов, а также в военной промышленности.

Тем для изучения в нейробиологии, несмотря на множество исследований в этой области и повышенный интерес со стороны научного сообщества, меньше не становится. Поэтому еще нескольким поколениям ученых предстоит разгадывать загадки, которые таит в себе человеческий мозг и нервная система.

Нейробиолог – это ученый, который работает в одной из областей нейробиологии. Он может заниматься фундаментальной наукой, то есть проводить исследования, наблюдения и эксперименты, формируя новые теоретические подходы, находя новые общие закономерности, которые могут объяснить происхождение частных случаев. В этом случае ученый интересуется общими вопросами о строении мозга, особенностях взаимодействия нейронов, изучает причины возникновения неврологических заболеваний и т.д.

С другой стороны ученый может посвятить себя практике, решая, как применить известные фундаментальные знания для решения конкретных задач, например, при лечении заболеваний, связанных с нарушениями работы нервной системы.

Ежедневно специалисты сталкиваются с решением следующих вопросов:

1. как работает мозг и нейронные сети на разных уровнях взаимодействия, от клеточного до системного уровней;

2. как можно достоверно измерить реакции мозга;

3. какие связи, функциональные, анатомические и генетические, можно проследить в работе нейронов на разных уровнях взаимодействия;

4. какие из показателей работы мозга можно считать диагностическими или прогностическими в медицине;

5. какие лекарственные средства надо разрабатывать для лечения и протекции патологических состояний и нейродегенеративных заболеваний нервной системы.

Анатолий Бучин

Где учился: физико-механический факультет Политехнического университета, Высшая нормальная школа в Париже. На данный момент - постдок в Вашингтонском университете.

Что изучает: вычислительную нейробиологию

Особые приметы: играет на саксофоне и флейте, занимается йогой, много путешествует

Интерес к науке возник у меня в детстве: я увлекался насекомыми, собирал их, изучал их образ жизни и биологию. Мама заметила это и привела меня в Лабораторию экологии морского бентоса (ЛЭМБ) (бентос - совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоемов. - Прим. ред. ) при Санкт-Петербургском городском Дворце творчества юных. Каждое лето, с 6-го по 11-й класс, мы уезжали в экспедиции на Белое море в Кандалакшский заповедник - наблюдать за беспозвоночными животными и измерять их численность. Параллельно я участвовал в биологических олимпиадах для школьников и в качестве научных исследований представлял результаты работы в экспедициях. В старших классах меня заинтересовало программирование, но заниматься исключительно этим было не слишком интересно. Мне неплохо давалась физика, и я решил найти специализацию, которая объединяла бы физику и биологию. Так я оказался в Политехе.

Первый раз во Францию я попал после бакалавриата, когда выиграл стипендию для обучения на магистерской программе в университете Рене Декарта в Париже. Я много стажировался в лабораториях, научился записывать активность нейронов в срезах мозга и анализировать ответы нервных клеток в зрительной коре кошки во время предъявления визуального стимула. Получив степень магистра, я вернулся в Петербург, чтобы завершить свое обучение в Политехе. На последнем курсе магистратуры мы с моим руководителем подготовили российско-французский проект для написания диссертации, и я выиграл финансирование, приняв участие в конкурсе Высшей нормальной школы. Последние четыре года я работал под двойным научным руководством - Бориса Гуткина в Париже и Антона Чижова в Санкт-Петербурге. Незадолго до окончания работы над диссертацией я съездил на конференцию в Чикаго и узнал о позиции постдока в Вашингтонском университете. После собеседования я решил ближайшие два-три года работать именно здесь: мне понравился проект, а с моим новым руководителем Эдриенн Фэйрхолл у нас оказались схожие научные интересы.

О вычислительной нейробиологии

Объектом исследования вычислительной нейробиологии является нервная система, а также самая интересная ее часть - головной мозг. Чтобы объяснить, при чем здесь математическое моделирование, нужно немного рассказать об истории этой молодой науки. В конце 80-х в журнале Science вышла статья, в которой впервые заговорили о вычислительной нейробиологии - новой междисциплинарной области нейронауки, которая занимается описанием информационных и динамических процессов в нервной системе.

Во многом фундамент этой науки заложили еще биофизик Алан Ходжкин и нейрофизиолог Эндрю Хаксли (брат Олдоса Хаксли. - Прим. ред. ). Они изучали механизмы генерации и передачи нервных импульсов в нейронах, выбрав в качестве модельного организма кальмаров. В то время микроскопам и электродам было далеко до современных, а у кальмаров настолько толстые аксоны (отростки, по которым распространяется нервный импульс), что они были видны даже невооруженным глазом. Это помогло аксонам кальмара стать удобной экспериментальной моделью. Открытие Ходжкина и Хаксли заключалось в том, что они объяснили с помощью эксперимента и математической модели, что генерация нервного импульса осуществляется за счет изменения концентрации ионов натрия и калия, проходящих через мембраны нейронов. Впоследствии оказалось, что этот механизм универсален для нейронов многих животных, включая человека. Звучит необычно, но, изучая кальмара, ученые смогли узнать, как нейроны передают информацию у человека. За свое открытие в 1963 году Ходжкин и Хаксли получили Нобелевскую премию.

Задача вычислительной нейробиологии - систематизация огромного количества биологических данных об информационных и динамических процессах, происходящих в нервной системе. С развитием новых методов регистрации нервной активности количество данных о работе мозга растет с каждым днем. Объем книги нобелевского лауреата Эрика Кандела «Principles of Neural Science», в которой изложены базовые сведения о работе мозга, увеличивается с каждым новым тиражом: начиналась книга с 470 страниц, а сейчас ее размер - более 1 700 страниц. Для того чтобы систематизировать такой огромный набор фактов, и нужны теории.

Об эпилепсии

Эпилепсией болеет порядка 1% населения Земли - это 50–60 миллионов человек. Один из радикальных методов лечения - удаление участка мозга, в котором зарождается приступ. Но здесь не все так просто. Примерно в половине случаев эпилепсия у взрослых людей развивается в височной доле мозга, связанной с гиппокампом. Эта структура отвечает за формирование новых воспоминаний. Если у человека вырезать два гиппокампа с обеих сторон мозга, он потеряет способность запоминать новое. Получится такой непрерывный день сурка, поскольку человек будет способен запомнить что-либо только на 10 минут. Суть моих исследований заключалась в том, чтобы предсказать не такие радикальные, но другие возможные и эффективные способы борьбы с эпилепсией. В диссертации я пытался понять, как начинается эпилептический приступ.

Чтобы разобраться, что происходит с мозгом во время приступа, представьте, что вы пришли на концерт и в какой-то момент зал взорвался аплодисментами. Вы хлопаете в своем ритме, а люди вокруг вас - в другом. Если достаточно большое количество людей начинают хлопать одинаково, вам сложно будет продолжать следовать своему ритму и вы, скорее всего, начнете хлопать вместе со всеми. Схожим образом работает эпилепсия, когда нейроны головного мозга начинают сильно синхронизироваться, то есть генерировать импульсы в одно и то же время. Такой процесс синхронизации может вовлекать целые области мозга - в том числе те, что контролируют движение, и тогда возникает припадок. Хотя большая часть приступов характеризуется отсутствием припадков, потому что эпилепсия не всегда возникает в моторных областях.

Допустим, два нейрона связаны между собой возбуждающими связями в обе стороны. Один нейрон пересылает импульс другому, что возбуждает его, и тот пересылает импульс обратно. Если возбуждающие связи слишком сильные, это приведет к увеличению активности за счет обмена импульсами. В норме этого не происходит, поскольку существуют тормозящие нейроны, которые уменьшают активность слишком активных клеток. Но если торможение перестает нормально работать, это может привести к эпилепсии. Зачастую это связано с излишним накоплением хлора в нейронах. В своей работе я разрабатывал математическую модель сети нейронов, которая может переходить в режим эпилепсии при патологии торможения, связанной с накоплением хлора внутри нейронов. В этом мне помогали записи активности нейронов человеческой ткани, полученной после операций на эпилептических больных. Построенная модель позволяет тестировать гипотезы относительно механизмов эпилепсии, чтобы прояснить детали этой патологии. Оказалось, что восстановление баланса хлора в пирамидных нейронах может помочь остановить эпилептический приступ за счет восстановления баланса возбуждения - торможения в сети нейронов. Мой второй научный руководитель, Антон Чижов в Физико-техническом институте в Петербурге, недавно получил грант российского научного фонда по исследованию эпилепсии, так что это направление исследований будет продолжаться в России.

Сегодня немало интересных работ в области вычислительной нейробиологии. Например, в Швейцарии есть проект Blue Brain Project, цель которого - максимально детально описать небольшой участка мозга - соматосенсорной коры крысы, которая отвечает за выполнение движений. Даже в небольшом мозге крысы - миллиарды нейронов, и все они связаны между собой определенным образом. Например, в области коры один пирамидный нейрон образует связи приблизительно с 10 000 других нейронов. В проекте Blue Brain Project записали активность около 14 000 нервных клеток, охарактеризовали их форму и реконструировали около 8 000 000 связей между ними. Затем с помощью специальных алгоритмов они соединили нейроны вместе биологически правдоподобным образом, чтобы в такой сети могла появиться активность. Модель подтвердила теоретически найденные принципы организации коры - например, баланс между возбуждением и торможением. И сейчас в Европе есть большой проект, который называется Human Brain Project. Он должен описать весь человеческий мозг с учетом всех тех данных, которые имеются на сегодняшний день. Этот международный проект - своего рода Большой адронный коллайдер от нейронауки, поскольку в нем участвует около сотни лабораторий из более чем 20 стран.

Критики Blue Brain Project и Human Brain Project задаются вопросом, насколько важно огромное количество деталей, чтобы описать принципы работы мозга. Для сравнения - насколько важно описание Невского проспекта в Петербурге на карте, где видны только континенты? Тем не менее попытка собрать воедино огромное количество данных, безусловно, важна. В худшем случае, даже если мы до конца не поймем, как работает мозг, построив такую модель, мы сможем использовать ее в медицине. Например, для изучения механизмов различных заболеваний и моделирования действия новых лекарств.

В США мой проект посвящен изучению нервной системы гидры. Несмотря на то что даже в школьных учебниках биологии ее изучают одной из первых, ее нервная система до сих пор плохо исследована. Гидра - родственница медузы, поэтому она такая же прозрачная и обладает сравнительно небольшим числом нейронов - от 2 до 5 тысяч. Поэтому можно одновременно записать активность из практически всех клеток нервной системы. Для этого используется такой инструмент, как «кальциевый имиджинг». Дело в том, что каждый раз, когда нейрон разряжается, у него изменяется концентрация кальция внутри клетки. Если добавить специальную краску, которая начинает светиться при повышении концентрации кальция, то каждый раз при генерации нервного импульса мы будем видеть характерное свечение, по которому можно определить активность нейрона. Это позволяет записывать активность в живом животном во время поведения. Анализ такой активности позволит понять, как нервная система гидры управляет ее движением. Аналогии, полученные в ходе таких исследований, можно будет использовать для описания движения более сложных животных - таких как млекопитающие. А в дальней перспективе - в нейроинжиниринге для создания новых систем контроля нервной активности.

О важности нейронауки для общества

Почему нейронаука так важна для современного общества? Во-первых, это возможность разработки новых методов лечения нейрологических заболеваний. Как можно найти лекарство, если не понимаешь, как оно работает на уровне целого мозга? Мой научный руководитель в Париже Борис Гуткин, который также работает в Высшей школе экономики в Москве, занимается изучением кокаиновой и алкогольной зависимости. Его работа посвящена описанию тех перестроек в системе подкрепления, которые приводят к зависимости. Во-вторых, это новые технологии - в частности, нейропротезирование. Например, человек, который остался без руки, благодаря вживленному в мозг импланту сможет контролировать искусственные конечности. Алексей Осадчий в ВШЭ активно занимается этим направлением в России. В-третьих, в дальней перспективе это выход в IT, а именно в технологии машинного обучения. В-четвертых, это сфера образования. Почему, например, мы считаем, что 45 минут - это самая эффективная продолжительность урока в школе? Возможно, этот вопрос стоит лучше изучить, используя знания когнитивной нейронауки. Так мы сможем лучше понять, как нам эффективнее преподавать в школах, университетах и как эффективнее планировать рабочий день.

О нетворкинге в науке

В науке очень важен вопрос коммуникации между учеными. Для нетворкинга необходимо участие в научных школах и конференциях, чтобы быть в курсе текущего положения дел. Научная школа - это такая большая тусовка: на месяц вы оказываетесь среди других PhD-студентов и постдоков. Во время обучения к вам приезжают известные ученые, которые рассказывают о своей работе. Параллельно вы занимаетесь индивидуальным проектом, и вами руководит кто-то более опытный. Не менее важно поддерживать хорошие отношения со своим руководителем. Если у студента-магистра нет хороших рекомендательных писем, его вряд ли возьмут на стажировку. От стажировки зависит, возьмут ли его для написания диссертации. От результатов диссертации - дальнейшая научная жизнь. На каждом из этих этапов обязательно спрашивают отзыв руководителя, и если человек не слишком хорошо работал, то это довольно быстро станет известно, поэтому важно дорожить своей репутацией.

Если говорить о долгосрочных планах, я планирую пройти несколько постдоков, прежде чем найти постоянную позицию в университете или исследовательской лаборатории. Для этого необходимо достаточное количество публикаций, которые сейчас в процессе. Если все сложится, у меня есть мысли вернуться в Россию через несколько лет, чтобы организовать здесь свою лабораторию или научную группу.

Экология сознания: Жизнь. Совершенно точно доказано, что наш мозг - дико пластичная штука, и индивидуальное обучение серьезно на него влияет - в значительно большей степени, чем врожденные предрасположенности.

Если сравнивать с детенышами других животных, можно сказать, что человек рождается с недоразвитым мозгом: его масса у новорожденного составляет всего 30% массы мозга взрослого. Эволюционные биологи предполагают, что мы должны рождаться недоношенными, чтобы наш мозг развивался, взаимодействуя с внешней средой. Научный журналист Ася Казанцева в лекции «Зачем мозгу учиться?» в рамках программы «Арт-образование 17/18» рассказала

О процессе обучения с точки зрения нейробиологии

и объяснила, как мозг меняется под влиянием опыта, а также чем во время учебы полезны сон и лень.

Кто изучает феномен обучения

Вопросом, зачем мозгу учиться, занимаются как минимум две важные науки - нейробиология и экспериментальная психология. Нейробиология, изучающая нервную систему и происходящее в мозге на уровне нейронов в момент обучения, работает чаще всего не с людьми, а с крысами, улиточками и червячками. Специалисты по экспериментальной психологии пытаются понять, какие вещи влияют на обучаемость человека: например, дают ему важное задание, проверяющее его память или обучаемость, и смотрят, как он с ним справляется. Эти науки интенсивно развивались в последние годы.

Если смотреть на обучение с точки зрения экспериментальной психологии, то полезно вспомнить, что эта наука - наследница бихевиоризма, а бихевиористы считали, что мозг - черный ящик, и их принципиально не интересовало, что в нем происходит. Они воспринимали мозг как систему, на которую можно воздействовать стимулами, после чего в ней случается какая-то магия, и она определенным образом на эти стимулы реагирует. Бихевиористов интересовало, как может выглядеть эта реакция и что на нее способно влиять. Они считали, что обучение - это изменение поведения в результате освоения новой информации

Это определение до сих пор широко применяется в когнитивных науках. Скажем, если студенту дали почитать Канта и он запомнил, что есть «звездное небо над головой и моральный закон во мне», озвучил это на экзамене и ему поставили пятерку, значит, произошло обучение.

С другой стороны, такое же определение применимо и к поведению морского зайца (аплизии). Нейробиологи часто ставят опыты с этим моллюском. Если бить аплизию током в хвостик, она начинает бояться окружающей реальности и втягивать жабры в ответ на слабые стимулы, которых она раньше не боялась. Таким образом, у нее тоже происходит изменение поведения, обучение. Это определение можно применять и к еще более простым биологическим системам. Представим себе систему из двух нейронов, соединенных одним контактом. Если мы подадим на нее два слабых импульса тока, то в ней временно изменится проводимость и одному нейрону станет легче подавать сигналы другому. Это тоже обучение на уровне этой маленькой биологической системы. Таким образом, от обучения, которое мы наблюдаем во внешней реальности, можно построить мостик к тому, что происходит в мозге. В нем есть нейроны, изменения в которых влияют на нашу реакцию на среду, т. е. на произошедшее обучение.

Как работает мозг

Но чтобы говорить о мозге, нужно иметь базовое представление о его работе. В конце концов, у каждого из нас в голове есть эти полтора килограмма нервной ткани. Мозг состоит из 86 миллиардов нервных клеток, или нейронов. У типичного нейрона есть тело клетки со множеством отростков. Часть отростков - дендриты, которые собирают информацию и передают ее на нейрон. А один длинный отросток, аксон, передает ее следующим клеткам. Под передачей информации в рамках одной нервной клетки подразумевается электрический импульс, который идет по отростку, как по проводу. Один нейрон взаимодействует с другим через место контакта, которое называется «синапс», сигнал идет с помощью химических веществ. Электрический импульс приводит к высвобождению молекул - нейромедиаторов: серотонина, дофамина, эндорфинов. Они просачиваются через синаптическую щель, воздействуют на рецепторы следующего нейрона, и он изменяет свое функциональное состояние - например, у него на мембране открываются каналы, через которые начинают проходить ионы натрия, хлора, кальция, калия и т. д. Это приводит к тому, что на нем, в свою очередь, тоже формируется разность потенциалов, и электрический сигнал идет дальше, на следующую клетку.

Но когда клетка передает сигнал другой клетке, этого чаще всего недостаточно для каких-то заметных изменений в поведении, ведь один сигнал может получиться и случайно из-за каких-то возмущений в системе. Для обмена информацией клетки передают друг другу много сигналов. Главный кодирующий параметр в мозге - это частота импульсов: когда одна клетка хочет что-то передать другой клетке, она начинает посылать сотни сигналов в секунду. Кстати, ранние исследовательские механизмы 1960–70-х годов формировали звуковой сигнал. В мозг экспериментальному животному вживляли электрод, и по скорости треска пулемета, который слышался в лаборатории, можно было понять, насколько активен нейрон.

Система кодирования с помощью частоты импульсов работает на разных уровнях передачи информации - даже на уровне простых зрительных сигналов. У нас на сетчатке есть колбочки, которые реагируют на разные длины волн: короткие (в школьном учебнике они называются синие), средние (зеленые) и длинные (красные). Когда на сетчатку поступает волна света определенной длины, разные колбочки возбуждаются в разной степени. И если волна длинная, то красная колбочка начинает интенсивно подавать сигнал в мозг, чтобы вы поняли, что цвет красный. Впрочем, тут все не так просто: у колбочек перекрывается спектр чувствительности, и зеленая тоже делает вид, что она что-то такое увидела. Дальше мозг самостоятельно это анализирует.

Как мозг принимает решения

Принципы, аналогичные тем, что используются в современных механических исследованиях и опытах на животных с вживленными электродами, можно применять и к гораздо более сложным поведенческим актам. Например, в мозге есть так называемый центр удовольствия - прилежащее ядро. Чем более активна эта область, тем сильнее испытуемому нравится то, что он видит, и выше вероятность, что он захочет это купить или, например, съесть. Эксперименты с томографом показывают, что по определенной активности прилежащего ядра можно еще до того, как человек озвучит свое решение, допустим, относительно покупки кофточки, сказать, будет он ее покупать или нет. Как говорит прекрасный нейробиолог Василий Ключарев, мы делаем все, чтобы понравиться нашим нейронам в прилежащем ядре.

Сложность в том, что у нас в мозге нет единства суждений, каждый отдел может иметь свое мнение о происходящем. История, похожая на спор колбочек в сетчатке, повторяется и с более сложными вещами. Допустим, вы увидели кофточку, она вам понравилась, и ваше прилежащее ядро издает сигналы. С другой стороны, эта кофточка стоит 9 тысяч рублей, а зарплата еще через неделю - и тогда ваша амигдала, или миндалевидное тело (центр, связанный в первую очередь с негативными эмоциями), начинает издавать свои электрические импульсы: «Слушай, остается мало денег. Если мы сейчас купим эту кофточку, у нас будут проблемы». Лобная кора принимает решение в зависимости от того, кто громче орет - прилежащее ядро или амигдала. И тут еще важно, что каждый раз впоследствии мы способны проанализировать последствия, к которым это решение привело. Дело в том, что лобная кора общается и с амигдалой, и с прилежащим ядром, и с отделами мозга, связанными с памятью: они ей рассказывают, что произошло после того, как в прошлый раз мы принимали такое решение. В зависимости от этого лобная кора может более внимательно отнестись к тому, что говорят ей амигдала и прилежащее ядро. Так мозг способен меняться под влиянием опыта.

Почему мы рождаемся с маленьким мозгом

Все человеческие дети рождаются недоразвитыми, буквально недоношенными в сравнении с детенышами любого другого вида. Ни у одного животного нет настолько длинного детства, как у человека, и у них не бывает потомства, которое рождалось бы с настолько маленьким мозгом относительно массы мозга взрослого: у человеческого новорожденного она составляет лишь 30%.

Все исследователи сходятся во мнении, что мы вынуждены рождать человека незрелым из-за внушительного размера его мозга. Классическое объяснение - это акушерская дилемма, то есть история конфликта между прямохождением и большой головой. Чтобы родить детеныша с такой головой и крупным мозгом, нужно иметь широкие бедра, но невозможно их бесконечно расширять, потому что это будет мешать ходить. По подсчетам антрополога Холли Дансуорт, чтобы рожать более зрелых детей, достаточно было бы увеличить ширину родового канала всего на три сантиметра, но эволюция все равно в какой-то момент остановила расширение бедер. Эволюционные биологи предположили: вероятно, мы и должны рождаться недоношенными, чтобы наш мозг развивался во взаимодействии с внешней средой, ведь в матке в целом довольно мало стимулов.

Есть знаменитое исследование Блэкмора и Купера. Они в 70-е годы проводили опыты с котятами: большую часть времени держали их в темноте и на пять часов в день сажали в освещенный цилиндр, где они получали не совсем обычную картину мира. Одна группа котят в течение нескольких месяцев видела только горизонтальные полосы, а другая - только вертикальные. В итоге у котят возникли большие проблемы с восприятием реальности. Одни врезались в ножки стульев, потому что не видели вертикальных линий, другие таким же образом игнорировали горизонтальные - например, не понимали, что у стола есть край. С ними проводили тесты, играли с помощью палочки. Если котенок рос среди горизонтальных линий, то горизонтальную палочку он видит и ловит, а вертикальную просто не замечает. Затем вживляли электроды в кору головного мозга котят и смотрели, каким должен быть наклон палочки, чтобы нейроны начали издавать сигналы. Важно, что со взрослым котом во время такого эксперимента ничего бы не случилось, а вот мир маленького котенка, чей мозг только учится воспринимать информацию, вследствие подобного опыта может быть навсегда искажен. Нейроны, которые никогда не подвергались воздействию, перестают функционировать.

Мы привыкли считать, что чем больше связей между разными нейронами, отделами человеческого мозга, тем лучше. Это так, но с определенными оговорками. Нужно не просто чтобы связей было много, а чтобы они имели какое-то отношение к реальной жизни. У полуторагодовалого ребенка синапсов, то есть контактов между нейронами в мозге, гораздо больше, чем у профессора Гарварда или Оксфорда. Проблема в том, что эти нейроны связаны хаотично. В раннем возрасте мозг быстро созревает, и его клетки формируют десятки тысяч синапсов между всем и всем. Каждый нейрон раскидывает отростки во все стороны, и они цепляются за все, до чего смогли дотянуться. Но дальше начинает работать принцип «Используй, или потеряешь». Мозг живет в окружающей среде и пытается справляться с разными задачами: ребенка учат координировать движения, хватать погремушку и т. д. Когда ему показывают, как есть ложкой, у него в коре остаются связи, полезные, чтобы есть ложкой, так как именно через них он гонял нервные импульсы. А связи, которые отвечают за то, чтобы расшвыривать кашу по всей комнате, становятся менее выраженными, потому что родители такие действия не поощряют.

Процессы роста синапсов довольно хорошо изучены на молекулярном уровне. Эрику Канделу дали Нобелевскую премию за то, что он догадался изучать память не на людях. У человека 86 миллиардов нейронов, и, пока ученый разобрался бы в этих нейронах, ему пришлось бы извести сотни испытуемых. А поскольку никто не позволяет вскрывать мозги стольким людям ради того, чтобы посмотреть, как они научились держать ложку, Кандел придумал работать с улиточками. Аплизия - суперудобная система: с ней можно работать, изучив всего четыре нейрона. На самом деле у этого моллюска больше нейронов, но на его примере гораздо проще выявить системы, связанные с обучением и памятью. В ходе экспериментов Кандел понял, что кратковременная память - это временное усиление проводимости уже существующих синапсов, а долговременная заключается в росте новых синаптических связей.

Это оказалось применимо и к человеку - похоже на то, как мы ходим по траве . Сначала нам все равно, куда идти на поле, но постепенно мы протаптываем тропинку, которая потом превращается в грунтовую дорогу, а затем в асфальтированную улицу и трехполосное шоссе с фонарями. Похожим образом нервные импульсы протаптывают себе дорожки в мозге.

Как формируются ассоциации

Наш мозг так устроен: он формирует связи между событиями, происходящими одновременно. Обычно при передаче нервного импульса выделяются нейромедиаторы, которые воздействуют на рецептор, и электрический импульс идет на следующий нейрон. Но есть один рецептор, который работает не так, он называется NMDA. Это один из ключевых рецепторов для формирования памяти на молекулярном уровне. Его особенность в том, что он работает в том случае, если сигнал пришел с обеих сторон одновременно.

Все нейроны куда-то ведут. Один может привести в большую нейронную сеть, которая связана со звучанием модной песенки в кафе. А другие - в другую сеть, связанную с тем, что вы пошли на свидание. Мозг заточен на то, чтобы связывать причину и следствие, он на анатомическом уровне способен запомнить, что между песней и свиданием есть связь. Рецептор активируется и пропускает через себя кальций. Он начинает вступать в огромное количество молекулярных каскадов, которые приводят к работе некоторых до этого не работавших генов. Эти гены проводят синтез новых белков, и вырастает еще один синапс. Так связь между нейронной сетью, отвечающей за песенку, и сетью, отвечающей за свидание, становится более прочной. Теперь даже слабого сигнала достаточно, чтобы пошел нервный импульс и у вас сформировалась ассоциация.

Как обучение влияет на мозг

Есть знаменитая история о лондонских таксистах. Не знаю, как сейчас, но буквально несколько лет назад для того, чтобы стать настоящим таксистом в Лондоне, нужно было сдать экзамен по ориентации в городе без навигатора - то есть знать как минимум две с половиной тысячи улиц, одностороннее движение, дорожные знаки, запреты на остановку, а также уметь выстроить оптимальный маршрут. Поэтому, чтобы стать лондонским таксистом, люди несколько месяцев ходили на курсы. Исследователи набрали три группы людей. Одна группа - поступившие на курсы, чтобы стать таксистами. Вторая группа - те, кто тоже ходил на курсы, но бросил обучение. А люди из третьей группы вообще не думали становиться таксистами. Всем трем группам ученые сделали томограмму, чтобы посмотреть плотность серого вещества в гиппокампе. Это важная зона мозга, связанная с формированием памяти и пространственным мышлением. Обнаружилось, что если человек не хотел становиться таксистом или хотел, но не стал, то плотность серого вещества в его гиппокампе оставалась прежней. А вот если он хотел стать таксистом, прошел тренинг и действительно овладел новой профессией, то плотность серого вещества увеличилась на треть - это очень много.

И хотя до конца не ясно, где причина, а где следствие (то ли люди действительно овладели новым навыком, то ли у них изначально была хорошо развита эта область мозга и поэтому им было легко научиться), совершенно точно наш мозг - дико пластичная штука, и индивидуальное обучение серьезно на него влияет - в значительно большей степени, чем врожденные предрасположенности. Важно, что и в 60 лет обучение оказывает воздействие на мозг. Конечно, не так эффективно и быстро, как в 20, но целом мозг в течение всей жизни сохраняет некоторую способность к пластичности.

Зачем мозгу лениться и спать

Когда мозг чему-то учится, он выращивает новые связи между нейронами. А это процесс медленный и дорогостоящий, на него нужно тратить много калорий, сахара, кислорода, энергии. Вообще, человеческий мозг, притом что его вес составляет всего 2% от веса всего тела, потребляет около 20% всей энергии, которую мы получаем. Поэтому при любой возможности он старается ничему не учиться, не тратить энергию. На самом деле это очень мило с его стороны, ведь если бы мы запоминали все, что видим каждый день, то мы довольно быстро сошли бы с ума.

В обучении, с точки зрения мозга, есть два принципиально важных момента. Первый заключается в том, что, когда мы осваиваем любой навык, нам становится легче действовать правильно, чем неправильно. Например, вы учитесь водить машину с механической коробкой передач, и вам сначала все равно, переключать передачу с первой на вторую или с первой на четвертую. Для вашей руки и мозга все эти движения равновероятны; вам неважно, в какую сторону гнать нервные импульсы. А когда вы уже более опытный водитель, то вам физически проще переключать передачи правильно. Если вы попадете в машину с принципиально другой конструкцией, вам снова придется задумываться и контролировать усилием воли, чтобы импульс не пошел по проторенной дорожке.

Второй важный момент:

главное в обучении - это сон

У него много функций: поддержание здоровья, иммунитета, обмена веществ и разных сторон работы мозга. Но все нейробиологи сходятся в том, что самая главная функция сна - это работа с информацией и обучением. Когда мы освоили какой-то навык, то хотим сформировать долговременную память. Новые синапсы растут несколько часов, это долгий процесс, и мозгу удобнее всего это делать именно тогда, когда вы ничем не заняты. Во время сна мозг обрабатывает информацию, полученную за день, и стирает то, что из этого надо забыть.

Есть эксперимент с крысами, где их учили ходить по лабиринту с вживленными в мозг электродами и обнаружили, что во сне они повторяли свой путь по лабиринту, а на следующий день ходили по нему лучше. Во многих тестах на людях показано, что то, что мы выучили перед сном, вспомнится лучше, чем выученное с утра. Выходит, что студенты, которые принимаются за подготовку к экзамену где-то ближе к полуночи, все делают правильно. По той же причине важно думать о проблемах перед сном. Конечно, заснуть будет сложнее, но мы загрузим вопрос в мозг, и, может быть, наутро придет какое-то решение. Кстати, сновидения - это, скорее всего, просто побочный эффект обработки информации.

Как обучение зависит от эмоций

Обучение в большой степени зависит от внимания , потому что оно направлено на то, чтобы снова и снова прогонять импульсы по конкретным путям нейронной сети. Из огромного количества информации мы на чем-то фокусируемся, берем это в рабочую память. Дальше то, на чем мы удерживаем внимание, попадает уже в память долговременную. Вы могли понять всю мою лекцию, но это не означает, что вам будет легко ее пересказать. А если вы прямо сейчас на листке бумаги нарисуете велосипед, то это не значит, что он будет хорошо ездить. Люди склонны забывать важные детали, особенно если они не специалисты по велосипедам.

У детей всегда были проблемы с вниманием. Но сейчас в этом смысле все становится проще. В современном обществе уже не так нужны конкретные фактические знания - просто их стало невероятно много. Гораздо важнее оказывается способность быстро ориентироваться в информации, отличать достоверные источники от недостоверных. Нам уже почти и не нужно долго концентрироваться на одном и том же и запоминать большие объемы информации - важнее быстро переключаться. Кроме того, сейчас появляется все больше профессий как раз для людей, которым сложнее концентрироваться.

Есть еще один важный фактор, влияющий на обучение, - эмоции. На самом деле это вообще главное, что у нас было на протяжении многих миллионов лет эволюции, еще до того, как мы нарастили всю эту огромную лобную кору. Ценность овладения тем или иным навыком мы оцениваем с точки зрения того, радует он нас или нет. Поэтому здорово, если удается наши базовые биологические эмоциональные механизмы вовлекать в обучение. Например, выстраивать такую систему мотивации, в которой лобная кора не думает о том, что мы должны выучить что-то с помощью усидчивости и целенаправленности, а в которой прилежащее ядро говорит, что ему просто чертовски нравится это занятие.

Дистанционное обучение - для взрослых и специалистов.

Диплом, Bachelor, Master, Докторская - .

Факультет - Психология - заочное обучение

Вы можете подать документы и зарегистрироваться в любое время из любой страны. Мы предлагаем дистанционное обучение по более чем 200 специальностям. Система обучения Международного Университета Бирчам полностью совместима с работой и образом жизни современного человека.

Диплом - Специалист / Эксперт - Нейронауки
Bachelor - Бакалавр - Нейронауки
Master - Магистр - Нейронауки
Докторская степень (Ph.D.) - Нейронауки

Нейронауки - заочное обучение

Данная специальность представляет собой союз биологии, психологии, исследований мозга и поведения человека. Программа обучения предусматривает комплексное изучение аспектов начиная с молекулярного уровня, и до опыта человеческого сознания, отношений между структурными и физиологическими механизмами мозга, нервной системы и психической реальности сознания. Студенты рассмотрят молекулярную и клеточную пластичность, нейронное и психологическое развитие, сенсорные и моторные системы, внимание, память, речь, мышление, воображение, эмоции, аспекты эволюции и сознания.

: Frances Chelos Lopez
Подробная информация об этом руководителе и других преподавателях Международного Университета Бирчам доступна на сайте Bircham University Human Network.

Нейронауки
Био психология
Клеточная нейробиология
Нейробиологическое развитие
Природные интеллектуальные системы
Нейробиохимия
Сознание человека
Нервная система
Когнитивная неврология
Искусственные нейронные сети
Когнитивное развитие
Когнитивная психология

Нейронауки - дистанционно - заочное обучение

Программы (модули) всех специальностей, предлагаемые Международным Университетом Бирчам, соответствуют уровню Магистра, и могут быть адаптированы под уровни Специалиста, Эксперта, Бакалавра и Ph.D. Также существует возможность изучать предметы каждого модуля отдельно. Эта программа может быть объединена c другими модулями или дополнена дисциплинами иного модуля того же факультета.

Студенты, поступающие на дистанционное обучение, должны принять во внимание следующие аспекты:
1. Адрес: Международный Университет Бирчам должен располагать действующим почтовым адресом для отправки учебных материалов и документов.
2. Коммуникация: Общение между университетом и студентом поддерживается по телефону, электронной или обычной почте.
3. Ограничения: Любые трудности, физические или психологические, влияющие на чтение и понимание книг, написание рефератов, должны быть сообщены университету во время поступления.
4. Технические требования: Для прохождения обучения в Международном Университете Бирчам не требуются никакие особые технические или технологические средства.
5. Язык обучение: Получение учебных материалов и представление рефератов на определенном языке должно быть запрошено абитуриентом и одобрено Bircham International University в процессе поступления.
6. Дискриминация: Не существует никакой дискриминации по признаку расы, цвета кожи, пола или вероисповедания.
7. Возраст: См. требования для поступления на каждый конкретный образовательный уровень.

Все документы о Вашем дистанционном обучении, будут представлены на английском языке. Вы можете запросить представление письменных работ на другом языке.

Продолжительность обучения - Нейронауки - дистанционно - заочное обучение

Ориентировочный расчет продолжнительности обучения производиться на основе показателя: 15 учебных часов в неделю. Таким образом в случае программы, покрывающей 21 академический кредит (А.К.), обучение будет длится 21 неделю. Для программы, покрывающей 45 академический кредит (А.К.), обучение будет длится 45 недель. Продолжительность обучения также зависит от количества трансферных баллов, зачтенных из предыдущего образования и профессионального опыта.

Нейронауки - заочное обучение

Список учебных дисциплин (каждый предмет составляет 3 A.K.): 1 академический кредит (А.К.) BIU = 1 семестральный А.К. США (15 часов обучения) = 1 А.К. ECTS (30 часов обучения).

Данный курс может быть использован для корпоративного обучения.

Нейронауки
Объединяя сознание и поведение, биологию и психологию; начиная с молекулярного уровня и заканчивая сознательным опытом человека; этот курс дает полное представление о тесносплетении между структурными, физиологическими механизмами головного мозга и центральной нервной системы, раскрывая таким образом психологическую реальность ума.

Био психология
Этот курс предлагает детальный обзор биологических принципов, связанных с поведением. Во время обучения будет затронуты такие темы, как развитие нервной системы, биологические механизмы восприятия и действия, биохимические процессы регуляции поведения, эмоций и психических расстройств.

Клеточная нейробиология
Этот курс посвящен изучению физических составов клеточных процессов в нейробиологии. Рассматривает организационные принципы мозга, структуры нейронов, нейрофизиологию, биофизику клетки, синаптические передачи, нейромедиаторные системы мозга, нейрохимию, нейрофармакологию, нейроэндокринные отношения и молекулярную биологию нейронов.
Научный руководитель: Jose W. Rodriguez

Нейробиологическое развитие
Этот курс рассматривает развитие нейробиологии от молекулярного уровня до нервной системы, включая развитие и пластичность мозга, старение и болезни нервной системы, организации сенсорных и моторных систем, структуры и функции коры головного мозга, синаптическое ремоделирование и моделирование нейронных систем и механизмов, участвующих в контроле поведения и высших психических процессах.
Научный руководитель: Fernando Miralles

Природные интеллектуальные системы
Этот курс исследует природные интеллектуальные системы, их биологические основы, принципы организации и фунционирование. Биологическая система должна быть понята с точки зрения ее среды, экологической ниши и эволюционной истории.

Нейробиохимия
Этот курс показывает текущие вопросы и экспериментальные подходы в неврологии на клеточном и нейрохимическом уровнях. Учебный материал организован на три части: клеточный и биохимический составы, организации нервной системы и биохимические механизмы, лежащие в основе сигналов нейронов, контролирование формы клеток и их химических факторов, определяющих развитие.
Научный руководитель: Frances Chelos Lopez

Сознание человека
Данный курс рассматривает человеческое сознание. Мозг с его сложными биохимическими, физиологическими, нервными процессами является материальным субстратом сознания. Сознание представляет собой субъективный образ объективного мира, явление вне досягаемости неврологии. Даже детальное изучение функций мозга и действий нейронов может быть недостаточным, чтобы объяснить способность человека осознавать окружающий его мир и самого себя.
Научный руководитель: Elena Lorente Rodríguez

Нервная система
Данный курс изучает нейробиологию нa системном уровне. Показывает компоненты нейробиологии, используя беспозвоночные и позвоночные системы и искусственные нейронные сети. Выделяет структуру, функции и пластичность нервных карт, визуальные обработки в сетчатке и коре головного мозга, интеграции сенсомоторной деятельности, центральные генераторы, нейромодуляции, синаптическая пластичность, теоретические модели ассоциативной памяти, теории информации и нервное кодирование.
Научный руководитель: Frances Chelos Lopez

Когнитивная неврология
Этот курс рассматривает основы когнитивной неврологии. Включает в себя исследование пациентов с больной психикой, нейрофизиологические исследования на животных, изучение нормальных когнитивных процессов в организме человека, физиологические методы и неинвазивные поведения. Данный курс рассматривает восприятие и распознавание объектов, внимание, язык, физические и сенсорные функции, также неврологические системы, участвующие в обучении и хранении различных типов информации.

Научный руководитель: Frances Chelos Lopez

Искусственные нейронные сети
Этот курс рассматривает основы и приложения искусственных нейронных сетей на основе биологии. Подробно исследуется реализация различных нейронных сетевых топологий и связанные с ними алгоритмы обучения. Изучаются последние достижения в области нейронных сетей, оптических высокоскоростных сетей, методологии подключения и беспроводные вычисления.
Научный руководитель: Alba Garcia Seco de Herrera

Когнитивное развитие
Данный курс предлагает междисциплинарный взгляд на обучения, исследуя теории и модели из области образования, когнитивной психологии и искусственного интеллекта. Во время обучения рассматриваются различные точки зрения на процесс обучения, запоминания и хранения информации, саморегулируемые методы обучения, метапознание, способность проведения аналогии, формирование понятий, приобретения навыков, освоение языка, чтения, письма и счета.
Научный руководитель: Elena Lorente Rodríguez

Когнитивная психология
Цель данного курса - анализ методов, открытий и противоречий в области когнитивной неврологии и психологии. Студенты изучат теории человеческого познания и эволюции мозга, основываясь на сравнительной и эволюционной точке зрения, используя данные, полученные во время исследований животных и детей младшего возраста. Во время обучения будут затронуту такие темы, как восприятие, внимание, память, представление усвоенной информации, речь, решение проблемных ситуаций и рассуждение.
Научный руководитель: Elena Lorente Rodríguez

Требования к абитуриентам

Нажмите, чтобы скачать... Официальное заявление о приёме

Для поступления в Международный Университет Бирчам, необходимо отправить по электронной почте официальное заявление о приёме, заполненное по стандартной форме с датой и подписью. Вы можете скачать форму этого заявления с нашего сайта или запросить ее по почте. Отправьте полный пакет документов по почте на наш адрес или в качестве вложенных файлов (формат PDF или JPG) на наш электронный адрес.

Стандартная продолжительность процедуры рассмотрения документов составляет 10 дней.

Все абитуриенты должны представить:

* Заполненное заявление о приёме с датой и подписью;
* 1 фотографию 3х4;
* Резюме;
* Копию документа, удостоверяющего личность.

Абитуриенты, поступающие на степени Бакалавра, Магистра или Ph.D., также должны выслать:

* Взнос за рассмотрение документов: € 200 евро или 250 долларов США;
* Копии дипломов, вкладышей с оценками, сертификатов и т.д.;
* Дополнительные документы: письмо с просьбой о стипендии, особые пожелания, предложения (опционально).

После рассмотрения заявления о приеме, Bircham International University выдает официальное свидетельство о приеме, в котором будет указано общее количество трансферных баллов, зачтенных из Вашего предыдущего образования и профессионального опыта, и перечень всех дисциплин, которыми Вы должны овладеть для завершения основной программы обучения по выбранной Вами специальности. Этот процесс не может быть проведен без получения заявления о приёме.

Вы можете подать документы и зарегистрироваться в любое время из любой страны.

ОФИСЫ BIU - Университет дистанционного образования - Контакты ...
Если у Вас возникнут дополнительные вопросы, обращайтесь. Мы будем рады Вам помочь. :)

Нейронауки - дистанционно - заочное обучение

Принадлежность к профессиональным ассоциациям является наилучшим способом профессионального роста.

Принадлежность к профессиональным ассоциациям является наилучшим способом для профессионального роста. Требования к кандидатам варьируют в зависимости от факультета, квалификации и данных выпускника, таким образом, BIU, не может гарантировать членство своих выпускников во различных ассоциациях. Международный Университет Бирчам не участвует и не выступает посредником в этом процессе. BIU только предоставляет ссылки на профессиональные ассоциации в случае каждого факультета. Если Вас заинтересует какая-либо организация, свяжитесь с ней напрямую.

ACN - Association for Comprehensive NeuroTherapy
BNA - British Neuroscience Association
CNS - Cognitive Neuroscience Society
CPT - Consejo Profesional de Terapeutas Holísticos
CPT - Council of Holistic Professional Therapists
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 in Behavioral and Brain Sciences
FALAN - Federation of Neuroscience Societies 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

Признание - Нейронауки - дистанционно - заочное обучение

Признание - Дистанционное обучение
Аккредитация - Дистанционное обучение -
Легализация диплома - Услуги для выпускников -
ECTS баллы - Непрерывное образование -
Признание Диплома дистанционного образования и зачисление академических кредитов (А.К.) другими учебными заведениями, организациями и предприятиями является прерогативой принимающей стороны. Критерии данного процесса отличаются в каждом университете и зависят от их внутренней политики и законодательства страны, в которой они находятся.