Новости № 39(2016)

Официально


Президент Российской академии наук Владимир Фортов совершил рабочую поездку в Международный институт прикладного системного анализа, расположенный в Лаксенбурге, и выступил с докладом в Австрийской академии наук.

Министр образования и науки Ольга Васильева уволила сотрудника, который внес в проект изменений в Положение о присуждении ученых степеней норму, вызвавшую бурю протестов со стороны научного сообщества.

Министр образования и науки Ольга Васильева дала программное интервью информагентству ТАСС. Она рассказала о развитии системы образования, основных направлениях и приоритетных задачах в работе.




Регионы


В рамках международного Татарского нефтегазохимического форума состоялось подписание партнерского договора между Казанским (Приволжским) федеральным университетом и Научно-производственной фирмой “Пакер”, занимающейся производством оборудования для добычи нефти.

В Саратовском государственном техническом университете прошла Международная конференция “Развитие профессионального ИКТ-образования в РФ и Казахстане на основе европейской рамки квалификаций”.

Томский политехнический университет и крупнейший за Уралом завод химического машиностроения “Кемеровохиммаш” договорились вместе создавать новые технологии переработки золошлакового материала - отходов, образующихся при сжигании угля.

СНГ


Около 55 тысяч абитуриентов стали студентами 52 белорусских вузов нынешним летом. Почти половина из них будет учиться за счет госбюджета. В то же время более 8 тысяч мест так и остались вакантными. Почти все - на платную форму обучения.

Общее собрание Национальной академии наук Республики Армения недавно переизбрало руководящий состав НАН.

Социологический опрос, организованный Институтом социологии Национальной академии наук совместно с благотворительным фондом “Интеллектуальная перспектива”, показал, что всего 30% украинских граждан выступают за предоставление русскому языку статуса второго официального, а более 55,5% эту инициативу не поддерживают.

Интердайджест


23.09.2016
Генетики установили происхождение одежды Ледяного человека Отци - оно оказалось неожиданно сложным для медного века. Об этом сообщают Smithsonian.com; National Geographic News.

23.09.2016
Первые американские поселенцы могли прибыть морским путем, а не через Аляску - об этом свидетельствуют новые данные анализа доисторической ДНК, приведенные в Science NOW.

Веб


23.09.2016
В Тюменском госуниверситете запущен внутренний корпоративный портал для студентов, аспирантов, преподавателей и сотрудников.


Статистическое отделение городской управы разработало данные, добытые им путем анкеты, о питании среднего класса московского населения.
























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

Фокус - на молекулах. В МФТИ выявляют механизмы старения.
Недавно в Московском физико-техническом институте был создан Центр исследования молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний. Мы попросили исполнительного директора Центра, заместителя руководителя Лаборатории перспективных исследований Валентина Борщевского рассказать, для чего в МФТИ появилось такое научное подразделение, какие достижения у него уже есть и о каких перспективах задумываются его сотрудники. /№ 39(2016)
Не испить водицы? Родники и колодцы - в опасности.
Все больше становится колодцев, родников, из которых крайне нежелательно пить воду. Исследованием проблемы серьезно занимаются специалисты Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука СО РАН. Проекты, которые выполняет старший научный сотрудник института кандидат геолого-минералогических наук Наталия ЮРКЕВИЧ, уже третий раз получают государственную поддержку в виде гранта Президента РФ - настолько важны их результаты для науки и практики... /№ 39(2016)
Заслон опасным связям. Ученые рушат коммуникации между микробами.
Ученые Оренбургского госуниверситета предложили новый метод борьбы с микроорганизмами. Они создают из лекарственных растений антибактериальные препараты, направленные против химической коммуникации между микробами. /№ 39(2016)

РЕФОРМА РАН


В Екатеринбурге прошла внеочередная сессия Общего собрания Уральского отделения РАН, посвященная предстоящим выборам в академию. Как отметил во вступительном слове вице-президент РАН, председатель УрО Валерий Чарушин, эти выборы проходят после пятилетнего перерыва, связанного с реформой, и поэтому исключительно важны для всего научного сообщества и его региональных сегментов, тем более что впервые после объединения трех академий они проводятся в новом формате.

Профсоюз Российской академии наук разместил на своем сайте план проведения кампании за увеличение финансирования науки. Для начала ученые собираются развернуть борьбу против возможного сокращения расходов на исследования в 2016 году и предстоящем трехлетии...

Ведущие российские ученые - академики, члены-корреспонденты и профессора РАН - выступили с открытым письмом Президенту РФ Владимиру Путину, в котором подвергли жесткой критике результаты научной реформы.

На заседании Бюро Научно-координационного совета при ФАНО в очередной раз решалась судьба Якутского научного центра Сибирского отделения РАН.

Завершился прием заявок на получение статуса эксперта Российской академии наук. Удалось ли РАН сформировать корпус специалистов, способных оценить результаты исследований во всех областях науки и перспективы предлагаемых к реализации государственных проектов?

Конференции


23.09.2016
Всероссийская конференция «Наука и инновации – повышение эффективности прикладной науки» состоится 12 октября в гостиничном комплексе "Президент-отель" г. Москва.

23.09.2016
Перечень научных конференций, симпозиумов, съездов, семинаров и школ, проводимых подведомственными ФАНО России организациями в 2016 году.

09.09.2016
С 20 по 23 сентября 2016 года в Казани, на базе Казанского федерального университета, состоится крупное общественное мероприятие федерального значения в сфере науки - II Международная научная конференция “Наука будущего”, освещающая опыт и результаты научных исследований, проводимых под руководством ведущих мировых ученых в российских вузах и научных организациях.

Текущие конкурсы


23.09.2016
Стартовала кампания по распределению социальных выплат (государственных жилищных сертификатов) 2017 года молодым ученым из подведомственных ФАНО организаций. Списки и документы молодых сотрудников, желающих получить сертификаты, должны быть представлены не позднее 1 ноября текущего года.

23.09.2016
Совет при Президенте РФ по науке и образованию объявляет о приеме с 15 сентября 2016 года документов на соискание Государственной премии Российской Федерации в области науки и технологий за 2016 год.

23.09.2016
Изменения по конкурсу 2017 года проектов фундаментальных научных исследований, проводимому совместно федеральным государственным бюджетным учреждением “Российский фонд фундаментальных исследований” и Национальным институтом онкологии США.

23.09.2016
Конкурс 2017 года проектов фундаментальных научных исследований, выполняемых молодыми учеными (Эврика. Идея).

23.09.2016
Российский научный фонд начал прием заявок на конкурс по поддержке международных научных коллективов. Конкурс проводится совместно с Немецким научно-исследовательским сообществом (DFG).

Вакансии


09.09.2016
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук объявляет конкурс на замещение вакантной должности...

12.08.2016
Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН объявляет конкурс на замещение следующих вакантных должностей...

29.07.2016
Образовательное частное учреждение высшего образования “Академия МНЭПУ” объявляет о проведении выборов на замещение вакантных должностей...





опрос

Какие рубрики нашей газеты Вам наиболее интересны?




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