Характеристики используемой установки влияют на поведение грызунов в “открытом поле”, однако не все эффекты такого рода описаны достаточно полно. Так, данные о влиянии размеров арены на поведение животных немногочисленны и противоречивы. C помощью современных инструментов (система видеотрекинга Noldus EthoVision, программы WinTrack и Segment Analyzer) анализировали особенности поведения мышей C57BL/6 в аренах разного размера, диаметром 35 см (число животных n = 9), 75 (n = 10), 150 (n = 10) и 220 (n = 10). Показано, что в аренах большего размера мыши проходят бо льшие расстояния с большей скоростью, увеличивается количество стоек. Горизонтальная и вертикальная активность возрастает непропорционально росту площади арен. Показано, что размер исследуемого пространства влияет на сегментные характеристики маршрута. Комплексный анализ выявил, что структура пространственного поведения мышей в небольших аренах (диаметром 35 и 75 см) принципиально отличается от таковой в аренах большего размера (диаметром 150 и 220 см). Площадь их открытой области велика и, по-видимому, требуется иная по сравнению с малыми аренами организация пространственного поведения, учитывающая “неоднородности” по биологической значимости разных частей пространства. льшие расстояния с большей скоростью, увеличивается количество стоек. Горизонтальная и вертикальная активность возрастает непропорционально росту площади арен. Показано, что размер исследуемого пространства влияет на сегментные характеристики маршрута. Комплексный анализ выявил, что структура пространственного поведения мышей в небольших аренах (диаметром 35 и 75 см) принципиально отличается от таковой в аренах большего размера (диаметром 150 и 220 см). Площадь их открытой области велика и, по-видимому, требуется иная по сравнению с малыми аренами организация пространственного поведения, учитывающая “неоднородности” по биологической значимости разных частей пространства.

Для исследования процесса принятия решения при программировании саккады использовалась модификация экспериментальной схемы "двойной шаг", в которой два коротких стимула предъявляются последовательно в противоположных полуполях (puis overshoot — схема). Показана зависимость количества саккад на зрительные стимулы, паттерна ответа (две саккады или одна саккада на второй стимул) и величины латентного периода саккады от длительности первого стимула (150 или 50 мс), пространственного расположения стимулов и индивидуальных особенностей испытуемых. Полученные данные свидетельствуют о взаимосвязи процессов внимания и принятия решения при программировании саккады и указывают на возможное влияние прогностических процессов в предстимульный период на "паттерн" саккадического ответа в экспериментальной схеме "двойной шаг"

Хорошо известно влияние объема рабочей памяти (РП) на математические способности. Эта зависимость выявлена преимущественно для визуально-пространственного объема РП, в то время, как объем фонологической петли РП, связанный с обработкой звуковой и речевой информации, как предполагается, имеет незначительное влияние на математические способности у взрослых. Тем не менее, участие языковых нейросетей в математическом мышлении до сих пор является объектом дискуссий. Мы изучили влияние объема фонологической петли РП на скорость и корректность решения математических и вербальных задач у молодых, здоровых праворуких добровольцев либо с законченным высшим образованием, либо студентов ВУЗов, обучающихся в математической и в гуманитарной сферах. Испытуемые математической группы (N=10) решали все задачи по показателям правильности ответов (ПО) и времени решения (ВР) задач достоверно лучше испытуемых гуманитарной группы (N=10). Объем фонологической петли РП не отличался при сравнении двух групп, но по-разному влиял на ПО и ВР задач у математиков и гуманитариев. Корреляционный анализ Спирмена для каждой группы в отдельности показал, что емкость РП положительно влияла на ПО всех математических задач только в группе математиков, но не влияла на ВР, в то время, как в гуманитарной группе мы наблюдали противоположную тенденцию. Также в группе математиков объем РП обратно коррелировал с ВР логических задач на арифметические последовательности. Наши результаты косвенно доказывают, что РП в своем вербальном домене может оказывать влияние на математические способности, особенно, когда они требуют вовлечения логического мышления.

Исследовали обучение управлению системой “Интерфейс мозг-компьютер” (ИМК) с помощью специально разработанного тренинга. Тренинг включал осуществление медленных циклических движений правой и левой рукой (длительность каждого движения соответствовала длительности представлений движений руки при работе с ИМК), представление этих движений, а также спокойное сидение до начала движений. До проведения тренинга и после него осуществлялось управление ИМК. По тесту темперамента Айзенка оценивали степень эмоциональной устойчивости (нейротизм). Сравнение значений точности классификации состояний мозга при представлении движений до и после тренинга показало, что успешность обучения управлению ИМК зависит от показателей испытуемых по шкале нейротизма. После тренинга разделимость состояний мозга при представлении движений правой и левой руки достоверно увеличивалась у пользователей с низким, но не с высоким нейротизмом, более того, у последних разделимость состояний мозга при представлении движений правой руки и в покое достоверно уменьшалась. Субъективная сложность представляемых (но не реальных) движений тем больше, чем выше показатели по шкале нейротизма. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости учитывать эмоциональную устойчивость пользователя при разработке методик обучения управлению ИМК.

Опыты проведены на четырех европейских кроликах (Orictolagus cuniculus). Кроликам были вживлены посеребренные электроды в кость над первичной зрительной корой для регистрации вызванных потенциалов. Сначала регистрировались вызванные потенциалы на замену околопороговых зрительных стимулов 0.28 и 0.31 вд/м2, затем к этим стимулам добавлялся звук (2000 Гц 84 дБ, продолжительность 40 мс). Одиночный звук ответа не вызывал. Измерение амплитуды волны N1 (85-110 мс) показало, что величина ответа на замены комплексов звук + свет статистически превосходит в 1.6 раза ответ на замены световых стимулов. Далее производились попарные замены световых стимулов восьми интенсивностей в диапазоне 0.28-20 2 кд/м2 друг на друга и на основе факторного анализа реконструировалось сенсорное пространство интенсивностей. Оно сравнивалось с полученным аналогичным способом сенсорным пространством где к тем же зрительным стимулам добавлялся звук. Анализ расстояний между концами векторов, представляющих стимулы, показал, что добавление звука приводит к расширению пространства, занимаемого малыми интенсивностями света (0.28; 1.02; 3.05; 6.35 кд/м2) в среднем в 1.4 раза и упорядочивает расположение интенсивностей в пространстве, строго от меньших -к большим. В то же время звук сужает пространство, ограниченное стимулами с большими интенсивностями (8.48; 13.7; 16.8; 20.2 вд/м2), в среднем в 1.33 раза. Предполагается, что добавление звука приводит к улучшению различения малых интенсивностей света и несколько ограничивает различение высоких интенсивностей. Сенсорные пространства, построенные по данным замены комплексных стимулов звук + свет, как и в случае световых стимулов оказались двумерными, что свидетельствует в пользу предположения об интеграции этих раздражителен в единый комплекс при их совместной подаче.

В настоящей статье рассмотрены проблемы нейрофизиологических механизмов восприятия социального поведения. Раскрывается понятие зеркальной системы мозга, её связи с мю-ритмом и её роли в социальной адаптации. Разработана и апробирована оригинальная трехблоковая методика предъявления стимульного материала, позволяющая провести электроэнцефалографическое исследование зеркальной системы мозга при простом, целенаправленном и эмоционально окрашенном моторном акте. Было показано, что выполнение указанных действий сопровождается десинхронизацией мю-ритма и активацией зеркальной системы мозга. Выявлены поля Бродмана, соответствующие зонам максимальной интенсивности и активации зеркальной системы мозга.

Нейрокомпьютерные интерфейсы, или, как их принято называть в отечественной литературе, интерфейсы мозг-компьютер (ИМК), находят применение в ряде областей и имеют потенциал использования для решения как исследовательских, так и практических задач. В настоящее время ведутся пилотные исследования клинического применения ИМК в пост­инсультной нейрореабилитации [Frolov et al., 2013; Ang et al., 2010], кроме того, существует перспектива использования ИМК для непосредственного восстановления возможностей движения/коммуникации путём создания альтернативного канала обмена информацией с интеллектуальными протезами и окружающей средой. При работе с электрофизиологическими данными возникает необходимость обработки многомерных, нестационарных сигналов, которые отражают сложные физиологические процессы. Интерфейсы, основанные на неинвазивных технологиях регистрации активности головного мозга, до сих пор не обеспечивают надёжного информационного контакта с мозгом пользователя. Результаты нашего исследования показывают, что улучшение рабочих характеристик таких систем возможно за счёт построения новых алгоритмов машинного обучения, учитывающих физиологические и психоэмоциональные особенности использования ИМК. Разработка таких алгоритмов может вестись как в классической Байесовской парадигме, так и с использованием современных технологий глубинного обучения. Кроме того, создание методик физиологической интерпретации нелинейных решающих правил, найденных многослойными структурами, открывает новые перспективы автоматического и объективного извлечения знаний из данных нейрофизиологических экспериментов. Несмотря на всю привлекательность неинвазивных технологий, радикальное повышение пропускной способности коммуникационного канала ИМК и применение этой технологии для управления протезами возможно лишь при помощи инвазивных методов регистрации активности головного мозга. Электрокортикограмма (ЭКоГ) - наименее инвазивная из таких технологий, и в заключительной части работы мы демонстрируем возможность использования ЭКоГ для декодирования кинематических характеристик движения пальца.

Нейрокомпьютерные интерфейсы, или, как их принято называть в отечественной литературе, интерфейсы мозг-компьютер (ИМК), находят применение в ряде областей и имеют потенциал использования для решения как исследовательских, так и практических задач. В настоящее время ведутся пилотные исследования клинического применения ИМК в пост­инсультной нейрореабилитации [Frolov et al., 2013; Ang et al., 2010], кроме того, существует перспектива использования ИМК для непосредственного восстановления возможностей движения/коммуникации путём создания альтернативного канала обмена информацией с интеллектуальными протезами и окружающей средой. При работе с электрофизиологическими данными возникает необходимость обработки многомерных, нестационарных сигналов, которые отражают сложные физиологические процессы. Интерфейсы, основанные на неинвазивных технологиях регистрации активности головного мозга, до сих пор не обеспечивают надёжного информационного контакта с мозгом пользователя. Результаты нашего исследования показывают, что улучшение рабочих характеристик таких систем возможно за счёт построения новых алгоритмов машинного обучения, учитывающих физиологические и психоэмоциональные особенности использования ИМК. Разработка таких алгоритмов может вестись как в классической Байесовской парадигме, так и с использованием современных технологий глубинного обучения. Кроме того, создание методик физиологической интерпретации нелинейных решающих правил, найденных многослойными структурами, открывает новые перспективы автоматического и объективного извлечения знаний из данных нейрофизиологических экспериментов. Несмотря на всю привлекательность неинвазивных технологий, радикальное повышение пропускной способности коммуникационного канала ИМК и применение этой технологии для управления протезами возможно лишь при помощи инвазивных методов регистрации активности головного мозга. Электрокортикограмма (ЭКоГ) - наименее инвазивная из таких технологий, и в заключительной части работы мы демонстрируем возможность использования ЭКоГ для декодирования кинематических характеристик движения пальца.

Согласно психологическим исследованиям эротические изображения оцениваются в контексте положительных эмоций как наиболее интенсивные, связанные с наибольшим эмоциональным возбуждением, среди всего многообразия приятных и неприятных стимулов. При этом сложно отделить зоны мозга, непосредственно связанные с эмоциональными возбуждением, от активности структур, отвечающих за оценку эмоциональных стимулов в системе поощрения-вознаграждения. Целью настоящего исследования было установить различия в мозговой активности методом функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) у мужчин при оценке интенсивности приятных изображений, в том числе эротических, или неприятных и нейтральных изображений. При сравнении задач на оценку приятных изображений эротического характера с задачами, содержащими нейтральные или неприятные стимулы, наблюдалась достоверно более выраженная активация в задней поясной коре, в префронтальной коре, в бледном шаре справа. При сравнении задач с приятными и нейтральными стимулами наблюдалась повышенная активность правой передней центральной извилины. Таким образом, в процессе оценки интенсивности эмоциональных изображений эротического характера активируются области мозга, относящиеся не только к нейронному представительству эмоций, но и к системе когнитивного контроля эмоционального возбуждения и мотивационной сферы, что необходимо учитывать при использовании эротических изображений в качестве сильных положительных эмоциональных стимулов. 

Целью настоящей работы явилась оценка отставленных эффектов острого пренатального стресса у белых крыс. В качестве стрессогенного воздействия использовали неизбегаемое плавание в холодной воде на 7-й или 14-й день беременности. Было показано, что использованное воздействие приводит к достоверному снижению массы новорожденных крысят и замедлению их роста в течение 2-го месяца жизни. У животных, перенесших пренатальный стресс, зарегистрировано изменение исследовательской активности и тревожности, увеличение эмоциональной напряженности, а также нарушение обучения в возрасте 1—2 мес. Следовательно, острое стрессогенное воздействие как на 7-й, так и на 14-й день беременности крыс вызывает долговременные негативные изменения поведения у потомства стрессированных животных. 

В работе методом экстраклеточной регистрации активности 34 нейронов первичной зрительной коры трех бодрствующих кроликов в хронических экспериментах исследовали влияние звука (2000 Гц, 70 дБ, 40 мс) на различение слабых интенсивностей света (0.3 – 1 кд/м2). Звук подавался с разными временны́ми интервалами до и после замены одной интенсивности света на другую (всего 15 интервалов, диапазон от -750 до +150 мс). Факторный дисперсионный анализ ANOVA показал, что временной интервал между звуком и светом статистически значимо влияет на ответы нейронов. Сам звук ответа не вызывал. Реакции нейронов содержали в себе ответы на увеличение (on-ответы) и на уменьшение (off-ответы) интенсивности света. Наиболее выражено влияние звука в начальной фазе ответа (40-100 мс от момента замены интенсивностей). Для каждого интервала нейроны демонстрировали как увеличение, так и уменьшение реакций на комплекс по сравнению с реакциями на свет. Был применен Т-критерий Вилкоксона для оценки различия в выборках ответов на свет и на комплекс. Для on-ответов всей группы нейронов абсолютные значения реакций на комплекс звука со светом значимо (p<0.05) отличались от реакций на свет (в сторону усиления реакций) при интервалах -150, -40 и 0 мс. Выделены две группы нейронов, для которых влияние звука на световые ответы заметно различалось. Нейроны первой группы (n = 16) показали значимое положительное влияние звука на on-ответ в широком диапазоне интервалов (-150, -40, -20, 0, +20, +100 мс), а также наибольшее увеличение числа спайков под влиянием звука (на 18 – 28%) по сравнению с ответом на свет. У нейронов второй группы (n = 18) значимых интервалов обнаружено не было, т.е. реакции на комплекс не отличались значимо от ответов на свет. Для всех исследованных групп нейронов не обнаружено интервалов с достоверным снижением реакций на комплекс, однако наблюдалась тенденция сдвигов реакций на комплекс в сторону ослабления ответов при интервалах -750 и -80 мс для группы 1 (p<0.07) и при интервалах -500 и + 20 мс для группы 2 (p<0.1). Установлено, что on-ответы сильнее подвержены действию звука, чем off-ответы. Исследовано также влияние звука на вторые фазы ответа на свет (120 – 160 мс и более поздние, n = 23). Здесь влияние звука заметно слабее, чем на первую фазу. Для всей группы нейронов с поздними фазами звук значимо влияет на on-ответы в интервале 0 мс, на off-ответы – в интервалах +100, +150 мс. Наша работа выявила сходство временны́х интервалов модуляции звуком реакций на свет в опытах на животных и в психофизических опытах на людях. Полученные данные позволяют более подробно исследовать интеграцию звука и света при их совместном применении.

Целью работы было описать топографию активных корковых зон и подкорковых образований при вербальном и пространственном мышлении, используя метод функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). В исследовании приняли участие 18 праворуких испытуемых. Предъявлялись четыре типа заданий: два основных — вербальное (анафаммы) и пространственное (поиск фигуры, дополняющей квадрат), а также два типа контрольных задач (слова и пространственная задача, где все фигуры идентичны). При решении вербальных заданий наблюдался больший объем активации левого полушария с вовлечением зоны Брока, при решении пространственных задач была активирована средняя лобная извилина справа. В затылочной области при решении пространственных задач более выражена была активация зрительного поля 18, а при решении анафамм — активация поля 19, связанного с более высоким уровнем обработки зрительной информации. Мозжечок активировался в обоих заданиях в большей степени при решении пространственной задачи. Полученные данные фМРТ свидетельствуют о том, что вербальный и пространственный типы мышления обеспечиваются активностью узко специфичного набора структур мозга, в то время как более ранние электрофизиологические исследования указывают на распределенный характер процессов мозга при мышлении. Объединяя эти два подхода, можно прийти к заключению, что когнитивные функции обеспечиваются мозговыми процессами системного характера с выделением некоторых ключевых структур.

Современные нейроимиджинговые исследования  начинают приоткрывать нейробиологические механизмы следования  социальным нормам.  Настоящий обзор анализирует нейроимиджинговые исследования поддержания социальной нормы справедливости с помощью социального наказания, с акцентом на социальном наказании третьей стороной ввиду малой изученности этого феномена. Анализ литературы свидетельствует, что процесс социального наказания за нарушение нормы справедливости поддерживается распределенной активностью ряда областей коры головного мозга: (а) системой оценки социальных норм и (б) системой ментализации, с регионами-интеграторами информации в лобных отделах и теменно-височно-затылочной области мозга соответственно. Однако анализ современных исследований показывает, что нейробиологические механизмы принятия решения о социальном наказании некооперативного индивида требуют дополнительного изучения. Актуальным для будущих исследований представляется прояснение механизма взаимодействия вышеописанных нейронных сетей методами стимуляции отделов  мозга и методами магнито- и электроэнцефалографии.

В статье представлены результаты комплексного исследования фоновой ЭЭГ, кровотока магистральных артерий головного мозга (МАГ) и когнитивных нарушений у пациентов с тяжелой дисциркуляторной энцефалопатией (N = 35), пациентов, перенесших правосторонний (N = 32) и левосторонний инсульт (N = 34), по сравнению с группой здоровых испытуемых (N = 42). В ЭЭГ покоя были выделены кластеры состояний покоя, специфичные по частоте, топографии и времени присутствия для различных групп испытуемых. Так, кластеры, регистрируемые у здоровых испытуемых, частично или полностью отсутствовали у пациентов с ишемией. Время присутствия этих кластеров коррелировало прямо со скоростью кровотока в МАГ и обратно с уровнем стеноза в внутренней сонной артерии (ВСА). Также, были выявлены кластеры, специфичные для той или иной группы пациентов и коррелирующие с уровнем стеноза в ВСА. “Ишемические” кластеры ЭЭГ покоя оказались крайне схожими для пациентов с дисциркуляторная энцефалопатия 3 степени (ДЭП3) и пациентов, перенесших острое нарушение мозгового кровообращения в бассейне правой средней мозговой артерии (ПОНМК), но значительно отличались от кластеров, характерных для пациентов с нарушение мозгового кровообращения в бассейне левой средней мозговой артерии (ЛОНМК). Время присутствия “ишемических” кластеров у пациентов с ДЭП3 и ПОНМК коррелировало с более высокими результатами когнитивных тестов. Полученные данные демонстрируют, что анализ состояний ЭЭГ покоя может служить дополнительным инструментом диагностики развития нарушений работы мозга вследствие ОНМК и ДЭП.

В обзоре рассматриваются современные данные о возможных механизмах формирования синергий в норме, особенно на корковом уровне. Обсуждаются механизмы формирования патологических синергий с учетом анатомо-физиологических характеристик руки и гипотезы трансформирования синергетических паттернов у пациентов со спастическими геми-парезами. Приводится анализ современных представлений о патофизиологических основах формирования патологических синергий на основе данных нейровизуализационных и нейрофизиологических методов исследования, а также методик неинвазивной стимуляции головного мозга. Обсуждается проблема коррекции и трансформации патологических синергий в реабилитационной практике. Особое внимание уделено клинической и инструментальной оценке синергий с использованием апробированных клинических шкал и таких инструментальных методик как видеоанализ движений, электромиография, магнитные и бесконтактные трэкинговые системы и технологии виртуальной реальности.