Кто в россии занимается исследованиями мозга: другие города
Научные организации по изучению работы мозга есть и в других городах страны. В Новосибирске в Институте цитологии и генетики Сибирского отделения РАН проводятся исследования моноаминергических систем мозга и их роли в регуляции широкого круга функций, в первую очередь нейроэндокринной регуляции.
В институте имеется большой опыт исследований в области моделирования и изучения молекулярного патогенеза нейродегенеративных заболеваний in vitro с использованием индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и геномного редактирования. Также в институте достигнуты крупные результаты в изучении эпигенеза.
В Научно-исследовательском институте физиологии и фундаментальной медицины (НИИФФМ) проводятся исследования структурно-функциональных архитектур головного мозга для медико-биологических технологий. НИИФФМ является одним из лидеров в области экспериментальной, трансляционной и клинической нейронауки в стране и партнером в международных кооперативных проектах, а также в совместных работах с ведущими исследовательскими и образовательными организациями мира.
В Томском государственном университете проводятся исследования по психогенетике способностей, особенно математических. В лаборатории когнитивных исследований и психогенетики изучаются природа и механизмы формирования индивидуальных различий, когнитивных процессов и мотивации.
В Томском институте психического здоровья проводятся биохимические (ферменты метаболических путей нейромедиаторного обмена) и генетические (экспрессия генов ключевых функциональных модулей в нейронах) исследования патогенеза основных психических заболеваний.
Казанский федеральный университет является тем местом, где в XIX в. возникли первые российские школы психологии (В. Бехтерев) и лингвистики (И. Бодуэн де Куртенэ), а позднее были сделаны выдающиеся физические открытия, заложившие основу современным методам неинвазивной нейровизуализации активности мозга человека (Е. Завойский).
В Казанском государственном медицинском университете проводятся исследования молекулярных механизмов синаптической нейротрансмиссии на модели холинергической передачи нервно-мышечного контакта. Изучаются периферические проявления нейродегенерации при нейродегенеративных заболеваниях и разрабатываются генно-клеточные подходы к терапии травмы спинного мозга и болезни двигательного нейрона на экспериментальных моделях.
В Нижнем Новгороде научные исследования в области нейронаук сосредоточены в трех учреждениях: Приволжский исследовательский медицинский университет (ПИМУ), Нижегородский национальный исследовательский университет им. Н. И. Лобачевского (ННГУ им. Н. И.
Лобачевского), Институт прикладной физики РАН. Научные центры и клинические базы оснащены современным оборудованием, позволяющим изучать мозг на различных уровнях организации (от молекулы до поведения и когнитивных процессов). Основные достижения связаны с изучением патофизиологических механизмов, коррекции и профилактики цереброваскулярных заболеваний, разработки теории функциональных систем на молекулярно-клеточном и организменном уровнях, разработкой нейроаниматных технологий изучения функций нейронных сетей мозга, исследованием внесинаптической пластичности и роли глии в информационных процессах в мозге.
В городе Переславль-Залесский Институт программных систем им. А. К. Айламазяна РАН является одним из ведущих центров по направлению «Высокопроизводительные вычисления», он участвовал во многих суперкомпьютерных проектах часто в роли головного исполнителя.
Институт имеет успешный опыт работы в широкой (десятки организаций) международной кооперации. В институте активно ведутся работы по созданию и использованию нетрадиционных вычислительных систем и фундаментальные исследования вычислительных свойств материи в целом.
Также институт имеет богатый опыт создания рекордных по энергоэффективности вычислительных установок. В направлениях НИОКР института представлены тематика искусственного интеллекта, машинного зрения, систем сбора и обработки сенсорных данных и автономной роботехники.
В Красноярском государственном медицинском университете им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава проводятся экспериментальные исследования клеточно-молекулярных механизмов нейродегенеративных заболеваний (болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона), депрессии, аутизма, нарушений проницаемости гематоэнцефалического барьера при патологии на оригинальных моделях in vitro, а также развития мозга при перинатальном повреждении.
Разрабатываются новые технологии реабилитации когнитивной и моторной функций, коррекции нарушений равновесия при хронической цереброваскулярной патологии, развиваются исследования в области клинической психологии, нейрогенетики и нейрофизиологии, разрабатываются приборы и методы оптической биопсии для оценки метаболизма мозга.
Используются методы клеточной нейробиологии и молекулярной генетики, моделирования мультиклеточных ансамблей in vitro, оценки проницаемости ГЭБ, микрофлюидики, оптогенетики, электрофизиологии, микродиализа головного мозга, масс-спектрометрии, молекулярного профилирования, оптические методы исследования, нейроповеденческое тестирование животных.
Изучены новые молекулярные механизмы нейровоспаления и аберрантного нейрогенеза при хронической нейродегенерации, нарушений нейрон-глиальных и астроцит-эндотелиальных взаимодействий в нейроваскулярной единице головного мозга, механизмы регуляции секреции окситоцина и социального поведения, барьерогенеза и поддержания целостности ГЭБ, разработаны оригинальные статические и динамические модели ГЭБ и нейронных ниш in vitro.
В Калининграде в Балтийском федеральном университете им. Иммануила Канта поставлены методики электрофизиологической и оптической регистрации активности нейронов и глии в острых и культивируемых срезах мозга, вирусной трансдукции in vitro и in vitro, продукции ленти- и аденовирусных векторов, оптической визуализации вторичных посредников с помощью генетически кодируемых индикаторов, оптогенетики, ряда поведенческих методик для регистрации памяти и эмоционального статуса с видеорегистрацией и компьютерной обработкой.
В Ростове-на-Дону в Южном федеральном университете (ЮФУ) на базе НИИ нейрокибернетики им. А. Б. Когана и Научно-исследовательского технологического Центра нейротехнологий проводятся исследования физиологии человека и нейромоделирование отдельных когнитивных функций. В 2022 г.
ЮФУ был заключен договор с Фондом перспективных исследований на реализацию проекта, ориентированного на разработку нейротехнологии создания биогибридных систем распознавания запахов, который был сдан в 2022 г. Для реализации проекта Фондом перспективных исследований на базе ЮФУ была создана лаборатория «Нейротехнологии восприятия и распознавания».
Основным направлением является проект «Исследование механизмов формирования мультистабильных состояний активности мозга, сенсорного восприятия и когнитивных процессов с целью разработки эффективных нейротехнологий контроля, коммуникации и управления».
Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского является одним из ведущих центров развития математического моделирования и теории нелинейных систем. В университете разработан оригинальный подход функциональных моделей как элементарных блоков при моделировании сложных систем.
Также в университете есть задел в моделировании путей регуляции в нейро-глио-васкулярных связях и имеется широкий опыт оптических методов измерения физиологических параметров (кровотока, характеристик регуляции давления и сердечного ритма).
Кто в россии занимается исследованиями мозга: москва
В России, и в первую очередь в Москве, существует большое количество научных организаций, занимающихся исследованиями мозга. В частности, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» обладает наиболее развитой в стране сетью лабораторий биологического, физико-химического, информационного, нанотехнологического, нейрокогнитивного и лингвистического профиля.
В рамках одного только Курчатовского комплекса НБИКС-технологий созданы и успешно работают такие научные подразделения, как отделение нейрокогнитивных и социогуманитарных наук, отделение молекулярной биологии, отделение математического моделирования и информационных технологий, ЦКП синхронного изучения и нанотехнологий, белковая фабрика и ряд ресурсных центров, включающих виварий и комплекс ядерно-физических методов диагностики и исследования когнитивных процессов.
В Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова проводятся исследования молекулярных механизмов сенсорных процессов на физическом, биологическом, психологическом, химическом факультетах и факультете биоинженерии и биоинформатики, а также осуществляется моделирование функций и механизмов когнитивной деятельности с целью разработки новых нейротехологий и создания «мозго-машинных систем».
В частности, на биологическом факультете моделируются коммуникативные нейроэлектронные контуры управления на основе регистрации и расшифровки биометрических показателей (ЭЭГ, ЭМГ, движений глаз и др.) и разрабатываются образцы нейрокоммуникаторов и нейротренажеров для пациентов после инсульта и черепно-мозговых травм.
На факультете психологии осуществляется моделирование глазодвигательной активности в контурах нейроинтерфейсов, а также создаются передовые тесты для оценки когнитивных функций, функционального состояния и стресс-резистентности человека.
Моделированием функций мозга занимаются и в лаборатории математических моделей зрения и распознавания образов факультета вычислительной техники и кибернетики МГУ им. М. В. Ломоносова. На механико-математическом факультете успешно работает кафедра математической теории интеллектуальных систем.
На биофаке изучаются молекулярные механизмы нейродегенеративных заболеваний митохондриального происхождения, разрабатываются генно-терапевтические подходы к их лечению, разработаны и применяются передовые методы обработки данных кальциевого имиджинга и других биологических изображений.
Разработаны модели астроцитарной кальциевой активности на уровнях от отдельных клеток до клеточных ансамблей. Имеется значительный задел в области спектроскопии комбинационного рассеяния интактных биологических тканей, в том числе в режиме усиления сигнала на наноструктурированных поверхностях (SERS).
В 2022 г. в МГУ им. М. В. Ломоносова создан Институт перспективных исследований мозга. Его задачей являются перспективные экспериментальные и теоретические исследования высших функций мозга – интеллекта, памяти и сознания. В институте осуществляется разработка новых методов и технологий для исследований и направленной регуляции активности бодрствующего мозга во время когнитивной деятельности, проводятся исследования молекулярных, клеточных и системных обучения и памяти, интеллекта и сознания, изучаются механизмы нарушений этих функций и ведется поиск путей их предотвращения, осуществляется разработка новых математических подходов к анализу когнитивных архитектур и функционирования нейронных сетей мозга человека и животных в покое и при функциональных нагрузках.
На кафедре биофизики биологического факультета разработаны и применяются передовые методы обработки данных кальциевого имиджинга и других биологических изображений. Разработаны модели астроцитарной кальциевой активности на уровнях от отдельных клеток до клеточных ансамблей.
В Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН проводятся исследования молекулярных механизмов нейротрансмиссии, нейродегенерации и нейропластичности на грызунах и беспозвоночных, начаты работы по созданию генно-инженерных клеток нервной ткани с заданными свойствами. Также в институте проводятся нейрофизиологические исследования когнитивных процессов.
Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. Н. Н. Бурденко Минздрава занимается следующими вопросами: комплексными исследованиями нервной системы с помощью современных технологий нейровизуализации с возможностью прижизненного изучения анатомии мозга, структуры проводящих путей, взаимосвязи кровообращения, метаболизма и функций мозга в норме и при патологии; получением новых данных о функциональной анатомии мозга, индивидуальных особенностях корковых и подкорковых взаимосвязей при проведении операций с пробуждением и использованием методов нейрофизиологического картирования корковых структур и проводящих путей, метаболической навигации, биоспектрологии; изучением нейровизуальных, нейромедиаторных, нейрофизиологических биомаркеров качественных и количественных расстройств сознания при очаговых и диффузных поражениях мозга; изучением роли проекционных, комиссуральных и ассоциативных элементов коннектома мозга человека в поддержании сознания, высших психических функций, многовариантности представительства речевых функций, памяти, сенсомоторных актов; изучением структурных, метаболических, нейромедиаторных и нейрофизиологических механизмов пластичности мозга после хирургических, радиационных и химиотерапевтических воздействий; исследованиями генетических основ сосудистой патологии нервной системы.
Также центр занимается: развитием современных молекулярно-генетических исследований в области нейроонкологии; проведением исследований в области нейроонкологии; проведением исследований с использованием роботизированных устройств для высокоточной дистанционной радиохирургии и радиотерапии; изучением нейроэндокринных, нейромедиаторных, нейрофизиологических расстройств у взрослых и детей при опухолевых и сосудистых заболеваниях мозга, а также механизмов пластичности мозга после хирургических, радиохирургических и радиотерапевтических вмешательств; разработкой современных технологий нейропротекции в нейрореанимации и интенсивной терапии; формированием цифрового архива интегрированных клинических, нейровизуализационных, гистологических и молекулярно-генетических данных в процессе биобанкирования клеточных культур опухолей мозга человека; разработкой методов анализа больших массивов клинических, нейровизуализационных, гистологических, молекулярно-генетических и других данных на основе методов искусственного интеллекта; развитием технологий «интерфейс – мозг – компьютер» и других нейрокогнитивных технологий.
Научный центр неврологии, будучи головным учреждением страны в области неврологии, после присоединения к нему в 2006 г. Института мозга получил возможность интенсивного развития трансляционной неврологии и быстрого внедрения результатов фундаментальных исследований в клиническую практику.
Обладая хорошо оснащенной исследовательской и клинической базой, Центр проводит широкий круг нейрофизиологических, нейровизуализационных, молекулярно-генетических, нейрохимических, нейроцитологических и клинических исследований при социально значимых заболеваниях нервной системы, включая нейродегенеративные заболевания (болезни Паркинсона, Альцгеймера, Гентингтона, лобно-височная деменция, боковой амиотрофический склероз и др.), демиелинизирующие заболевания (рассеянный склероз, оптикомиелит и др.), цереброваскулярные заболевания (инсульт, сосудистая деменция), эпилепсию, критические состояния в неврологии.
Особый интерес представляет разработка инновационных технологий нейрореабилитации, нейрохирургии и нейрореаниматологии, в том числе нейроассистивных технологий и методов нейромодуляции, исследований по проблемам восстановления сознания, работ по развитию памяти человека, мутационный скрининг генов неврологической патологии, анализ транскрипционных, генетических и эпигенетических биомаркеров, молекулярных и клеточных механизмов развития заболеваний мозга, экспериментальные исследования синаптических основ нейропластичности и нейротрансмиссии, создание новых клеточных и экспериментальных моделей физиологии мозга, разработка проблем гендерной нейроморфологии и фундаментальных основ творческой одаренности.
Научный центр психического здоровья, будучи головной организацией по психиатрии, решает широкий круг задач от формулирования критериев психического здоровья до разработки профилактики, диагностики, лечения и реабилитации широкого круга психических заболеваний.
Государственный научный центр социальной и судебной психиатрии им. В. П. Сербского Минздрава является одним из ведущих в стране в области психиатрии. Наряду с клиническими исследованиями широко проводятся биохимические исследования роли нарушения метаболизма ключевых нейротрансмиттеров, физические и биофизические исследования белков крови (альбумин) с использованием нанотехнологических подходов, лазерной спектрологии и ядерной магниторезонансной спектроскопии в патогенезе наиболее распространенных и тяжелых психических заболеваний, таких как шизофрения, депрессии и др.
В центре активно ведутся научные исследования в области наркологии, проводятся иммунологические исследования основных психических заболеваний, а также разрабатываются передовые методы адресной доставки психотропных препаратов в головной мозг. Центром также курируется работа Национального института приматологии.
Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П. К. Анохина Российской академии медицинских наук (РАМН) в течение многих лет ведет исследования системных механизмов интегративной деятельности головного мозга в норме и при патологии, развивая теорию функциональных систем П. К. Анохина.
Институт психологии РАН в области исследований мозга является ведущим учреждением по психофизиологии обучения у человека и животных, а также общей и дифференциальной психофизиологии способностей. Традиционно сильными направлениями института являются психология труда и эргономика.
В Научно-исследовательском институте фармакологии им. В. В. Закусова одними из основных направлений работы являются психофармакология и создание фармакологических моделей неврологических и психических заболеваний — в частности, болезни Паркинсона. В институте уже созданы оригинальные лекарственные вещества-ноотропы и ведется широкий поиск новых лекарственных веществ с нейропротекторными свойствами.
В Институте биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН проводятся следующие мероприятия: исследования роли нейрон-глиальных взаимодействий в функционировании головного мозга в норме и при патологии; молекулярно-биологические исследования механизмов нейротрансмиссии с помощью радиоактивно меченных лигандов нейротрансмиттеров и токсинов; исследования патогенеза рассеянного склероза как аутоиммунного заболевания и разработка терапии; исследования регуляции развития мозга и роли в этом процессе транскрипционных факторов, а также осуществляется поиск физиологически активных веществ – потенциальных кандидатов в лекарства.
Институт имеет значительный опыт в области молекулярной биологии и разработке препаратов по борьбе с нейродегенеративными заболеваниями. На базе института функционирует SPF-виварий, в котором могут содержаться модельные животные и проводиться поведенческие тесты.
В Институте молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН проводятся исследования олигомеризации бета-амилоида, который рассматривается как биомаркер и мишень для диагностики и терапии болезни Альцгеймера. В Институте молекулярной генетики РАН проводятся исследования мутаций генов у пациентов при болезни Паркинсона и нарушения экспрессии генов нейронов нигростриарной системы мозга на нейротоксических моделях паркинсонизма. Кроме того, в институте осуществляется поиск лекарственных веществ с нейропротекторными свойствами.
В Институте биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН проводятся исследования механизмов развития мозга и роли развивающегося мозга и синтезирующихся в нем физиологически активных веществ в прямой эндокринной регуляции развития целостного организма в норме и при врожденных заболеваниях.
В институте разрабатываются нейротоксические модели in vitro и in vivo постадийного развития болезни Паркинсона с целью изучения механизмов нейродегенерации и нейропластичности, поиска периферических маркеров паркинсонизма и поиска лекарственных веществ с нейропротекторными свойствами.
В институте впервые в неврологии и психиатрии предложена и прошла доклинические испытания ранняя диагностика нейродегенеративных заболеваний на основе провокационного теста. Доклинические исследования сочетаются с клиническими исследованиями, проводимыми совместно с неврологическими клиниками Первого и Второго Московских медицинских университетов. Также в институте изучаются молекулярные механизмы нейротрансмиссии моноаминов на моделях беспозвоночных животных.
В Институте биофизики клетки РАН (город Пущино) успешно разрабатываются модели болезни Альцгеймера, которые используют для поиска новых молекулярных мишеней для фармакотерапии, а также для скрининга физиологически активных веществ с нейропротекторными свойствами.
Институт физиологически активных соединений РАН (город Черноголовка) занимает лидирующие позиции в области поиска, химического синтеза, изучения строения и связи между химической структурой и физиологической активностью синтетических и природных физиологически активных веществ, а также в исследованиях физиологической активности полученных веществ на биологических моделях и животных.
В институте создана коллекция генетических мышиных моделей ряда заболеваний человека, которая адаптирована для отбора новых лекарственных препаратов, обладающих нейропротективными свойствами. В институте проводятся поиск и направленный синтез препаратов для лечения заболеваний нервной системы, разработан ряд оригинальных препаратов, которые проходят доклинические испытания и передаются на клинические испытания.
В НИУ «Высшая школа экономики» на факультетах психологии и лингвистики развивают исследование высших психических функций и речи. В 2022 г. в данной организации был создан Институт когнитивных наук и разработана первая в стране магистерская программа подготовки по когнитивной науке.
Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова Минздрава включает в себя ведущие неврологические клиники, внесшие существенный вклад в разработку диагностики, лечения и реабилитации нейродегенеративных заболеваний – болезни Паркинсона и болезни Альцгеймера.
В Российском национальном исследовательском медицинском университете им. Н. И. Пирогова большое внимание уделяется изучению патогенеза и разработке новых методов диагностики и лечения широкого круга неврологических заболеваний, в первую очередь болезни Паркинсона и рассеянного склероза.
В фокусе научной работы Московского городского психолого-педагогического университета (МГППУ) находятся вопросы психологии образования и педагогики, включая создание образовательных программ для детей с различными формами инвалидности.
Центр экспериментальной психологии проводит исследования восприятия с анализом глазодвигательной активности. Обладая единственной в России установкой для регистрации МЭГ, университет развивается как площадка для кооперации коллективов, изучающих мозговые основы когнитивных функций и их нарушений. МЭГ-центр включен в реестр уникальных стендов и установок России.
Состояние исследований человеческого мозга в россии
В России исследования мозга и его функций были заложены трудами выдающихся отечественных ученых – физиологов, психологов, физиков и математиков. В частности, в первой половине XX в. в России сложились уникальные исторические и научные условия для синтеза физиологии и психологии в единую науку о физиологии высшей нервной деятельности, возникшую более чем за 60 лет до появления за рубежом аналогичного направления «нейрокогнитивная наука».
Эта дисциплина породила целый ряд выдающихся механизмов высшей нервной деятельности и наряду с координировавшейся СССР на протяжении 30 лет международной программой социалистических стран «Интермозг» являлась крупнейшим в истории нейронаучным проектом, охватывающим все стороны исследований функций мозга – от фундаментальной нейробиологии, нейрофизиологии, неврологии и психиатрии до вопросов психологии, лингвистики, социологии, философии и искусства.
Однако эта роль российской науки о мозге в последние десятилетия стремительно уменьшается в связи с переориентацией мировой науки в этом же направлении и огромными инвестициями ведущих стран мира в данные исследования. В результате в 1990–2000 гг. нейронауки претерпели революцию, приведшую к появлению принципиально новых технологий и подходов к изучению головного мозга, возникновению новых крупнейших центров и лабораторий, стремительному росту числа исследователей в этой области.
В настоящее время объемы финансирования, число ученых, оснащенность приборной базой нейронаучных исследований в России в десятки раз отстают от таковых в США и во много раз – от стремительно развивающего инвестиции в этом направлении Китая. Специализированной подготовкой специалистов по направлениям «нейробиология» и «высшая нервная деятельность» занимаются кафедры всего нескольких вузов страны, выпуская в совокупности лишь несколько десятков специалистов в год.
В России имеется всего один многоканальный магнитоэнцефалограф, по сравнению с 40 такими системами в США и более чем сотней в мире. Аналогичное отставание наблюдается и в оснащенности приборной базы для фундаментальных нейробиологических исследований – так, в России имеется лишь пять мультифотонных установок для in vivo лазерной микроскопии головного мозга, по сравнению более чем с 60 такими системами только в одном Нейронаучном центре Национального института здоровья США.
Перечисленные обстоятельства обуславливают значительное отставание России от уровня финансирования, кадровой и приборной обеспеченности современных мировых исследований мозга. Недостаточный уровень развития исследований мозга и связанных с ними нейротехнологий в России повышает технологические риски для национальной безопасности, увеличивает отставание от крупнейших экономик мира и не обеспечивает требуемую конкурентоспособность соответствующей российской продукции на мировых рынках, а также сказывается на качестве жизни населения.
Ключевым моментом отставания выступает то, что в России сегодня отсутствуют целевая национальная программа и стратегия исследований мозга, хотя отдельные проекты или даже целые направления этих исследований поддерживаются грантами Минобрнауки, Минздравоохранения, Минпромторгом, Минэкономразвития, Российским научным фондом (РНФ)
, Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ), программой НИЦ «Курчатовский институт», Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, фондом «Сколково» и др. Российские исследователи имеют хорошие заделы по ряду важных разделов фундаментальных и клинических нейронаук и нейротехнологий.
Деятельность подобных мультидисциплинарных коллективов сосредоточена на разработке «прорывных» нейротехнологий, направленных на достижение следующих целей: разработка новых информативных моделей заболеваний нервной системы на клеточных культурах и экспериментальных животных; создание технологий ранней диагностики и предотвращения и лечениясоциально значимых заболеваний мозга; создание перспективных интерфейсов «мозг – компьютер» и «глаз – мозг – компьютер», разнообразных нейроассистивных технологий и устройств; структурное и функциональное картирование мозга человека; математическое моделирование работы мозга и разработка принципов нейроморфного искусственного интеллекта.
