Официально


Госдума рассмотрит законопроект о возможности прохождения студентами военной подготовки в военных высших учебных заведениях, если в их вузах нет соответствующих кафедр, сообщает сайт нижней палаты парламента.



В Федеральном агентстве научных организаций состоялись заседания двух рабочих групп. Одна - по взаимодействию ФАНО с РАН при формировании кадрового резерва научных организаций, подведомственных агентству, - заявила о целесообразности введения должности научного руководителя в 32 подведомственных ФАНО научных организациях.

В Санкт-Петербурге состоялось совещание руководства ФАНО с директорами подведомственных организаций, расположенных на территории Северо-Западного федерального округа. На встрече были представлены результаты работы по основным направлениям деятельности агентства.




Новости № 48(2016)

Регионы


В Московском авиационном институте завершилась Международная неделя авиакосмических технологий Aerospace Science Week. В рамках форума прошла международная конференция “Авиация и космонавтика”, на которой было заслушано более 200 докладов. Состоялся также конкурс “Молодежь и будущее авиации и космонавтики” - молодые ученые подали на участие в нем 267 работ.

В Кабардино-Балкарском госуниверситете прошли Дни Эрмитажа. Это первое столь масштабное мероприятие музея в стенах вуза Северного Кавказа.

Томский политехнический университет и Дальневосточное отделение РАН заключили договор о сотрудничестве. Подписи под документом поставили ректор ТПУ Петр Чубик и председатель отделения Валентин Сергиенко.

СНГ


Интердайджест


Всемирная организация здравоохранения отменила режим международной чрезвычайной ситуации, связанной с вирусом Зика. С подробностями - Reuters.

Первые испытания метода генного редактирования CRISPR начались в Китае. Об этом сообщает Nature News.

Город, которому не меньше 7000 лет, обнаружили египетские археологи, он находится в провинции Сохаг на юге страны.


Один из нью-йоркских заводов электрических лампочек выпустил в продажу новый вид наполненных азотом калильных лампочек, дающих белый свет, приближающийся к дневному. Особая окраска света получается благодаря применению специального сорта стекла, причем света теряется не более 8%.




















Формула открытия. Результат эксперимента предскажет математическая модель.
Наука
№ 48(2015)

27.11.2015

Казалось бы, где радиофизика и где мозг? И могут ли они быть связаны? Ответы на эти вопросы Александр Симонов начал искать еще в школе, когда взялся за свой первый научный проект: построить математическую модель и описать динамику работы нейрона. Проект помог Александру поступить в университет, где он продолжал разрабатывать эту, по его мнению, интереснейшую, тему, присоединившись к группе, возглавляемой доктором физико-математических наук Виктором Казанцевым. Диплом Александр посвятил исследованию сети из нейроноподобных клеток и на их основе сделал систему обработки информации. Четыре года назад А.Симонов защитил кандидатскую диссертацию по механизмам генерации сигналов в сетях нейронов. Сегодня старший преподаватель радиофизического факультета Нижегородского госуниверситета им. Н.И.Лобачевского кандидат физико-математических наук Александр Симонов возглавляет группу теоретической нейробиологии и математического моделирования сигналов и функций нейронных систем мозга в составе крупнейшего в России Нижегородского нейронаучного центра.
- Человеческий мозг содержит около 100 миллиардов нейронов - это сопоставимо с числом звезд в нашей галактике, - рассказывает Александр Симонов. - Комбинаций связей между ними может быть больше, чем атомов во Вселенной. Наш мозг настолько сложен, что знаний, накопленных биологами и нейрофизиологами, сегодня уже недостаточно, на помощь приходят математики, радиофизики и специалисты по ИT-технологиям. Радиофизический подход позволяет изучать окружающий мир и применяется едва ли не во всех областях современной науки: экономике, социологии, химии... Не являются исключением науки о жизни и в их числе - нейронаука (наука о мозге). Ведь процессы, происходящие в мозге, имеют колебательно-волновую природу, и их удобно описывать на языке математических формул и уравнений. Так мы получили мощный аппарат для исследования механизмов функционирования мозга и, применяя его, пытаемся ответить на вопрос, как мозг столь эффективно обрабатывает информацию.

- Что именно вы исследуете?
- Мы строим математические модели (чаще всего это системы дифференциальных уравнений), описывающие ключевые процессы в живых клетках, например генерацию электрического импульса на мембране нейрона в ответ на сильное возмущение со стороны других нейронов, передачу этого импульса другим клеткам через специальные контакты, синапсы; влияние импульсов, переданных ранее через этот синапс, на эффективность передачи новых, следующих за ними, сигналов.
- Сигналы могут влиять на то, как они будут передаваться?
- Да, предыдущие сигналы могут как улучшить, так и нарушить синаптическую нейропередачу. В мозге это происходит постоянно и называется синаптической пластичностью. Благодаря этому феномену мозг способен хранить и обрабатывать новую информацию, обучаться, адаптироваться, решать сложные задачи. Рассматривая такие процессы на уровне большой сети, состоящей из множества нейронов, мы наблюдаем сложные популяционные сигналы, которые воспроизводят активность сетей живых нейронов. Изменяем параметры модели, чтобы сделать сигналы, генерируемые ею, похожими на наблюдаемые экспериментально. Так сказать, настраиваем модель.
- А зачем, если в живой ткани все процессы происходят сами собой?
- Моделирование позволяет вести компьютерные расчеты процессов, которые биологи изучают при экспериментах, иными словами, проводить свои “виртуальные” опыты, или, как еще говорят, исследования in silico. Можно изучать динамические режимы работы модели, исследовать роль биологически значимых параметров в формировании таких режимов и переходов между ними, устанавливать соответствия этих режимов с различными состояниями мозга. Но главное, предсказать открытие нового феномена, исследование которого было затруднено из-за технологических ограничений, высокой стоимости или потому, что постановка такого эксперимента просто никому не приходила в голову. В этом и заключается суть фундаментальных исследований, которыми занимается наша группа. С помощью математического моделирования мы изучаем механизмы работы мозга, настраивая модель на воспроизведение экспериментальных данных. Языком точных наук объясняем биологические законы, пытаемся предсказать новые экспериментальные открытия... Но в этой работе есть и прикладная составляющая. Новое знание, которое мы стремимся получить, можно будет использовать для выработки стратегии лечения нейродегенеративных заболеваний, победить которые так и не удается.
- Ученые самых разных специальностей бьются над этой проблемой. Что предлагаете вы?
- Известны лишь первопричины возникновения таких болезней, однако механизмы их развития на уровне сетей нейронов и самого мозга остаются загадкой. Например, при некоторых видах эпилепсии наблюдаются нарушения функционирования белковых комплексов, поддерживающих баланс нейронной возбудимости. Это приводит к генерации высокосинхронной активности мозга, что и происходит во время эпилептических припадков. К тому же характерный вид сигналов, записываемых при помощи электроэнцефалограммы, также хорошо известен. Однако между этими уровнями - молекулярно-клеточным и всего мозга - существует огромный разрыв. Что происходит на уровне нейронных популяций или нейронных сетей? Почему в одних случаях развивается повышенная синхронная активность на большом участке мозга и это приводит к эпилептическому припадку, а в других - синхронизация на уровне небольших популяций, наоборот, способствует формированию новых следов памяти? Поскольку именно сеть нейронов является функциональной единицей мозга, изучение природы нейродегенеративных заболеваний нужно проводить на уровне нейронных сетей. Чтобы заполнить этот разрыв, мы используем математическое моделирование. В результате нарушений на клеточном ли уровне, или из-за повреждения сигнальных путей в нейронных сетях происходят изменения, и они генерируют “неправильные” сигналы.
Исследуя математическую модель генерации и распространения сигналов, можно понять, какие динамические процессы лежат в основе патологической активности клеток мозга, что нужно изменить, чтобы вернуть их нормальную деятельность. Найти детальное объяснение, как возникает эта нездоровая активность, выявить условия, при которых развивается патология, оказывается намного легче, когда перед вами не настоящая живая ткань, а математическая модель, в которой можно как угодно менять значения параметров. При этом важно помнить, что большинство заболеваний мозга связаны с определенными нарушениями динамического баланса: режим здорового функционирования теряет устойчивость, и, как следствие, развивается патология. Или уровень шума в генерируемой активности становится настолько высоким, что информация теряется и возникают “ложные” сигналы. Эти задачи и изучает радиофизика. Нужно только правильно записать математическую формулировку, провести необходимые расчеты и оценки параметров, описать сценарии перехода между динамическими режимами...
- Если все можно рассчитать на компьютере, зачем вообще эксперименты?
- Нет, совсем отказываться от них, конечно, нельзя. Но можно существенно сократить расходы и время, как, например, это делается при создании некоторых лекарств, действие которых сначала рассчитывают на компьютере, а затем уже приступают к экспериментам. Но в отличие от молекулярной биологии в науке о мозге, к сожалению, достоверных данных для построения таких точных моделей пока недостаточно.
Вернемся к примеру с заболеваниями мозга. После проведения моделирования и компьютерных расчетов мы знаем, какие параметры модели оказывают наибольшее влияние на переход между нормальной и патологической динамикой, а главное, понимаем биологический смысл этих параметров. Остается провести эксперимент и подтвердить или опровергнуть результаты наших теоретических исследований. Так что эксперименты необходимы. Как мы уже отмечали, сама модель нуждается в “настройке”, поскольку результаты ее расчетов зависят от того, какие параметры мы в нее заложим. А неизвестных параметров в нейробиологических системах очень много, поэтому необходимо постоянно ориентироваться на данные экспериментов. К счастью, в нашей группе такая возможность есть. Мы сотрудничаем со многими отечественными учеными. Поддерживаем контакты с коллегами из Европы, а также Японии, Мексики, США, Канады.
- Каковы перспективы ваших исследований?
- Мы стараемся понять, каковы динамические механизмы генерации сигналов в нейронных сетях мозга. Какие структуры клеток и какие сигналы мозг использует, чтобы кодировать информацию? Какова роль этих сигналов в обработке информации и формировании когнитивных функций? Ответы на эти вопросы помогут создать новый класс нейроморфных вычислительных интеллектуальных систем, превосходящих действующие сегодня.
- Как будут работать такие системы?
- Они смогут использовать обнаруженные в мозге принципы параллельной обработки информации и совместить их с мощностью компьютеров, применяя современную полупроводниковую электронику, работающую быстрее и стабильнее, чем белковые комплексы. Такие системы смогут, например, управлять роботами, заменяющими человека на вредных производствах или, скажем, при ликвидации последствий техногенных и природных катастроф. То есть принимать решения и действовать в самых сложных, непредсказуемых условиях.
- Коллеги за рубежом знают о ваших исследованиях?
- Да, мы публикуем результаты исследований в ведущих мировых изданиях, обычно по нескольку статей в год. На них ссылаются известные ученые. Выступаем на конференциях, встречаемся с коллегами, обсуждаем совместные проекты и способы их финансирования.
- Кстати о финансах. Кто вас поддерживает?
- Наша группа под руководством профессора Михаила Цодыкса удостоилась гранта Российского научного фонда для поддержки отдельных научных групп. Фонд предоставил нам 15 миллионов рублей на три года. Мы получили возможность привлекать талантливых студентов и аспирантов к работе в нашей команде, участвовать в зарубежных конференциях. В прошлом году я был на стажировке в Институте наук Вейцмана (Израиль), в этом году побывал на двух международных форумах по математическому моделированию и нейроинженерии в Германии и Испании: делал стендовые доклады, познакомился с результатами зарубежных исследователей. Установил новые контакты с иностранными группами для проведения совместных исследований. Общие проекты, естественно, потребуют дополнительных грантов. Возможно это будут гранты того же РНФ, но в рамках конкурсов, проводящихся совместно с другими зарубежными фондами.
- Почти 10 лет вы занимаетесь этой темой. Что дальше, какие задачи ставите?
- Я читаю лекции, веду спецкурсы, работаю со студентами, аспирантами и хочу, чтобы они оценили перспективность и важность исследований, которые проводит наша группа, заинтересовались нашим проектом и приняли в нем участие. Предложил бы им перспективные работы по математическому моделированию для изучения таких явлений в нейронных сетях мозга, как принятие решений, рабочая память, фокусировка внимания, формирование моторных команд, других когнитивных функций. Это направление связано с прикладными проектами нашего коллектива, в частности разработками для технологии “интерфейс - мозг - компьютер”, систем регистрации и декодирования сигналов мозга, систем управления экзоскелетонными устройствами, роботизированными протезами, антропоморфными роботами. Возможности, как видите, неограниченные.

Подготовил Юрий Дризе
Фото предоставлено А.Симоновым


 

Отзывы

Чтобы оставить отзыв необходимо авторизоваться или зарегистрироваться



 

Статьи на тему

Развивать и развиваться. Как гранты помогают научной молодежи.
В последнюю декаду ноября в Институте органической химии им. Н.Д.Зелинского было много гостей - ведущих ученых Отечества. Причем, в основном, не убеленные сединами, хотя и такие встречались, но большей частью молодые - грантодержатели Российского научного фонда. В ИОХ проходила конференция “Фундаментальные химические исследования XXI века”, в которой приняли участие порядка 350 исследователей... /№ 48(2016)
Силой сигнала. Разработки ученых Бауманки делают тайное явным.
Международная школа-семинар для молодых ученых на тему “Регистрация подповерхностных объектов радиолокаторами малой дальности”, проводимая при поддержке РНФ, собрала этой осенью на площадке МГТУ им. Н.Э.Баумана ведущих специалистов мира в области подповерхностной радиолокации и научную молодежь, включая студентов, аспирантов и инженеров, чьи исследовательские интересы связаны с этим весьма востребованным сегодня направлением научно-технической деятельности. /№ 48(2016)
Притяжение кристаллов. Крупнейший форум собрал ученых разных специальностей.
Первый Российский кристаллографический конгресс “От конвергенции наук к природоподобным технологиям” завершился в Москве на прошедшей неделе. Его организаторы - Национальный комитет кристаллографов России, НИЦ “Курчатовский институт”, ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН - собрали более 1500 ученых: кристаллографов, биологов, медиков, специалистов в области материаловедения, нанотехнологий, представителей гуманитарных дисциплин из 61 города России. /№ 47(2016)

Новости


Выставка фоторабот академика Юлия Харитона «В объективе Ю.Б.», подготовленная музеем РФЯЦ-ВНИИЭФ и впервые представленная в Сарове в ходе праздничных мероприятий, посвященных 70-летию ядерного центра, продолжает свое путешествие.Теперь экспозиция открылась в столичном парламенте, информирует сайт Мосгордумы.



Научный руководитель Института всеобщей истории РАН Александр Чубарьян выступил за введение ЕГЭ по истории в качестве обязательного, сообщает Агентство городских новостей «Москва».



Вице-премьер Ольга Голодец заявила, что в 2017 году правительство дополнительно выделит творческим вузам 1,1 млрд рублей, сообщает ТАСС.Источником средств станет Резервный фонд РФ.



Глава Минкомсвязи Николай Никифоров заявил, что России необходим миллион ИT-специалистов, подчеркнув при этом, что для них уже есть рабочие места, передает ТАСС. Сейчас, по его словам, в России трудятся около 400 тысяч специалистов в этой области.



Федеральное агентство по делам национальностей вместе с МВД готовит систему анкетирования, которая будет проверять студентов на экстремизм. Об этом сообщила газета «Ведомости» со ссылкой на заявление, прозвучавшее на форуме «Российский Кавказ: территория единства».



Конференции


В Пермском национальном исследовательском политехническом университете 5-8 декабря 2016 года пройдет XII Всероссийская (с международным участием) конференция “Биомеханика-2016”.

14 и 15 декабря 2016 года в рамках деловой программы IV Национальной выставки “ВУЗПРОМ­ЭКСПО-2016” Минобрнауки России проведет III Всероссийскую научно-практическую конференцию “Исследования и разработки - 2016”.

Перечень научных конференций, симпозиумов, съездов, семинаров и школ, проводимых подведомственными ФАНО России организациями в 2016 году.

Текущие конкурсы


Конкурс проектов организации российских и международных молодежных научных мероприятий, проводимый федеральным государственным бюджетным учреждением “Российский фонд фундаментальных исследований”.

Конкурс проектов организации российских и международных научных мероприятий, проводимый федеральным государственным бюджетным учреждением “Российский фонд фундаментальных исследований”.

Открыт публичный конкурс на соискание премий Правительства РФ в области образования 2017 года.Работы от претендентов принимаются до 10 февраля 2017 года в Минобрнауки РФ.

Продолжается прием заявок на XI Всероссийский конкурс научно-инновационных проектов для старшеклассников. Цель конкурса - поддержка талантливой молодежи, авторов научно-инновационных идей.

Фонд инфраструктурных и образовательных программ совместно с Офисом главного ученого Министерства экономики Израиля проводят очередной отбор российско-израильских проектов промышленных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ...

Вакансии


02.12.2016
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук объявляет конкурс на замещение вакантных должностей...

18.11.2016
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук объявляет конкурс на замещение вакантных должностей...

11.11.2016
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН) объявляет конкурс на замещение вакантных должностей...





опрос

Какие рубрики нашей газеты Вам наиболее интересны?




Copyright 2010
Главная страница   |   О газете  |  Партнеры  |  Команда Поиска  |  Вакансии