Новости № 26(2016)

Официально


“Дорожную карту” совместных исследований на ближайшие два года согласовали Федеральное агентство научных организаций и IBM, сообщает пресс-служба ФАНО.

Состоялось первое заседание бюро Комиссии по оценке результативности деятельности научных организаций, подведомственных ФАНО, сообщает сайт агентства.

На основе данных, предоставленных Пенсионным фондом РФ, Федеральной службой по надзору в сфере образования и науки и образовательными организациями, специалисты Минобрнауки провели мониторинг трудоустройства в 2015 году выпускников российских вузов 2014 года.




Регионы


Полигон подводной робототехники включен во вторую очередь кампуса Дальневосточного федерального университета.

В Архангельске прошла церемония подписания соглашения о создании Национального арктического научно-образовательного консорциума.

В Белгородском национальном исследовательском университете прошла встреча ректора НИУ “БелГУ” Олега Полухина с ректорами РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М.Губкина Виктором Мартыновым и Российского государственного геологоразведочного университета Василием Лисовым.

СНГ


В Белоруссии стартовала вступительная кампания в высшие учебные заведения. О том, каким будет нынешнее абитуриентское лето, на встрече с журналистами рассказал первый заместитель министра образования РБ Вадим Богуш.

Памятники трем нобелевским лауреатам - Илье Мечникову, Саймону Кузнецу и Льву Ландау - установлены недавно перед главным корпусом Харьковского национального университета им. В.Н.Каразина.

Интердайджест


24.06.2016
Молекула с ключевым для земных органических соединений свойством обнаружена в глубоком космосе, речь идет о хиральности. С подробностями - ScienceNOW.

24.06.2016
Лазерная обсерватория - интерферометр гравитационных волн LIGO зарегистрировала второй сигнал слияния двух черных дыр с искажением пространства-времени. Об этом сообщает Physics World.

24.06.2016
Франция запускает масштабную программу отслеживания метеоритов. Подробности - в Scientific American.

Веб


24.06.2016
К старту приемной кампании Томский госуниверситет запустил мобильное приложение для абитуриентов “Хочу в ТГУ”. Оно бесплатно и уже доступно для устройств операционной системы Android, для платформы iOS его планируют выпустить в ближайшее время.


Управление Московско-Казанской железной дороги приступило к осуществлению проекта электрической тяги для дачных поездов. По шести путям будут отходить и приходить поезда, вначале 6 пар, а с развитием движения до 12 пар в час, т.е. через каждые 4-5 минут.












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

Линии влияния. Что определяет наш выбор?
Нейроэкономику, молодую, но быстро развивающуюся науку, называют еще нейробиологией принятия решения. Для того чтобы понять, как человек принимает решение, ученые объединяют нейробиологические, экономические и психологические подходы... /№ 26(2016)
Ближе к сердцу. Используя кардиоинженерные методы, ученые творят чудеса.
О том, какие научные горизонты приоткрывает кардиоинженерия, рассказывает в беседе с корреспондентом “Поиска” руководитель лаборатории биофизики возбудимых систем Константин Агладзе. /№ 26(2016)
Тайга открыта на учет. Лесные экосистемы европейского Северо-Востока России проверят по всем статьям.
Научный сотрудник Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН кандидат биологических наук Андрей ОСИПОВ изучает биологическую продуктивность и бюджет углерода среднетаежных сосновых экосистем европейского Северо-Востока России. /№ 26(2016)

РЕФОРМА РАН


Завершилась общественная экспертиза проекта рекомендаций Российской академии наук по повышению эффективности вложения финансовых средств в развитие фундаментальной науки и поисковых исследований.

На днях в Кремле состоялась очередная встреча Президента РФ Владимира Путина с президентом Российской академии наук Владимиром Фортовым и руководителем Федерального агентства научных организаций Михаилом Котюковым.

Созданный в Российской академии наук корпус профессоров РАН объединяет не только докторов наук, работающих в академических институтах, но и ученых из вузов, ГНЦ, ведомственной сферы.

До очередных выборов в Российской академии наук остается почти полгода, а РАН уже получила солидное подкрепление. В ее ряды влились около 500 успешных и достаточно молодых ученых, которым присвоено звание “Профессор РАН”. Об этом “Поиску” рассказал председатель Координационного совета профессоров РАН при Президиуме академии, директор Института Европы РАН Алексей Громыко.

Профсоюз работников Российской академии наук, насчитывающий около 74 тысяч членов, провел свой VI съезд.

Конференции


17.06.2016
Перечень научных конференций, симпозиумов, съездов, семинаров и школ, проводимых подведомственными ФАНО России организациями в 2016 году.

13.06.2016
Рекордные урожаи, стратегические вопросы импортозамещения, создания прорывных промышленных технологий, перспективы развития российской экономики в ближайшие 20-25 лет – актуальные темы международного Форума и выставки по глубокой переработке зерна и биотехнологиям «Грэйнтек-2016».

03.06.2016
С 2 по 7 октября 2016 года в Томске пройдет V Международный конгресс “Потоки энергии и радиационные эффекты”, приуроченный к 120-летию Национального исследовательского Томского политехнического университета.

Текущие конкурсы


24.06.2016
О КОНКУРСАХ НА СОИСКАНИЕ ЗОЛОТЫХ МЕДАЛЕЙ И ПРЕМИЙ ИМЕНИ ВЫДАЮЩИХСЯ УЧеНЫХ, ПРОВОДИМЫХ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИЕЙ НАУК В 2017 ГОДУ

24.06.2016
Президиум РАН сообщает имена кандидатов в академики РАН и члены-корреспонденты РАН, зарегистрированных на основании объявления о проведении выборов членов РАН.

24.06.2016
Конкурс 2017 года проектов фундаментальных научных исследований, проводимый совместно федеральным государственным бюджетным учреждением “Российский фонд фундаментальных исследований” и Японским медицинским исследовательским фондом.

17.06.2016
Конкурс 2017 года проектов фундаментальных научных исследований, проводимый федеральным государственным бюджетным учреждением “Российский фонд фундаментальных исследований”.

17.06.2016
С 15 апреля открыт прием анкет для участия в конкурсе по программе “Для женщин в науке”, проводимом L’ORÉAL - UNESCO при поддержке Комиссии Российской Федерации по делам UNESCO и Российской академии наук.

Вакансии


24.06.2016
“Европейский университет в Санкт-Петербурге”объявляет конкурс на замещение должностей научно-педагогических работников (старший преподаватель, профессор).

10.06.2016
Институт энергетических исследований Российской академии наук объявляет конкурс на замещение вакантных должностей:

10.06.2016
Институт океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук объявляет конкурс на замещение вакантной должности...






опрос

Какие рубрики нашей газеты Вам наиболее интересны?




Copyright 2010
Главная страница   |   О газете  |  Партнеры  |  Команда Поиска  |  РЕФОРМА РАН