ЛАБОРАТОРИЯ № 8

Лаборатория обработки сенсорной информации

Исполняющий обязанности заведующего лабораторией -

к.б.н. Бастаков Владимир Антонинович

Тел.: (095) 430-71-90; Fax: (095) 430-75-44; E-mail: bastakov@iitp.ru

Ведущие ученые лаборатории:

д.т.н.

Лебедев Д. Г.

к.т.н.

Максимов В. В.

д.т.н.

Лебедев Д. С.

к.б.н.

Максимова Е. М.

д.б.н.

Пигарев И. Н.

к.б.н.

Орлов О. Ю.

д.б.н.

Рожкова Г. И.

к.б.н.

Подугольникова Т. А.

к.б.н.

Веденина В. Ю.

к.б.н.

Родионова Е. И.

к.т.н.

Голубцов К. В.

к.ф-м.н.

Смирнов М. С.

к.б.н.

Лапшин Д. Н.

   

Направления исследований

Основной темой исследований лаборатории является изучение информационных процессов в нервной системе человека и животных с целью:

Для решения поставленных задач сотрудники лаборатории используют нейрофизиологические, психофизические и морфологические методы, а также исследование поведения и моделирование процессов обработки сенсорной информации. Нейрофизиологические и морфологические исследования, а также математическое моделирование сенсорных процессов направлены на изучение сетчаточных механизмов обработки информации на уровне и горизонтальных и ганглиозных клеток (периферический уровень обработки сенсорной информации). Центральный уровень обработки сенсорной информации включает в себя исследование нейронов различных отделов мозга (коры мозга и хвостатое ядро на кошках и обезьянах, промежуточного и среднего мозга рыб и лягушек). Сенсомоторный уровень обработки информации исследуются в психофизических опытах на человеке а также в поведенческих опытах на животных (константность зрительного восприятия, механизмы бинокулярного зрения, ориентация на местности, эхолокация ночных бабочек, биоакустика саранчовых в брачный период). Разрабатываются и внедряются диагностические методы и приборы для офтальмологии.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Моделирование сетчаточных процессов. Бызовская концепция эфаптической обратной связи в обычных химических синапсах, разработанная первоначально для инвагинирующих синапсов с передачей аналогового сигнала, была приложена к импульсным нейронам. Построена соответствующая стохастическая модель шипикового синапса, где вероятность выброса порции медиатора определяется потенциалом на пресинаптической мембране, который в свою очередь зависит от генерируемого постсинаптическим нейроном тока, протекающего по синаптической щели. Модель демонстрирует некоторые феномены, наблюдаемые в физиологических экспериментах на кортикальных синапсах, и позволяет предсказывать события, которые могут быть экспериментально проверены. Модель реализована в виде Windows приложения и содержит несколько окон для установки более десятка разных параметров, определяющих свойства синапса. В других окнах выводятся результаты стохастических экспериментов с заданной моделью http://www.iitp.ru/projects/eq/ (В. В. Максимов).

Острота зрения и бинокулярное зрение человека. При исследовании возрастной динамики некорригированной остроты дальнего и ближнего зрения школьников обнаружено, что во всех возрастных группах школьников острота зрения превышает медицинскую норму 1.0. Максимальные значения остроты зрения регистрируются для расстояний 1-2 м. До 11-12 лет средние показатели остроты зрения нарастают, а затем показатели дальнего зрения начинают снижаться. Полученные данные указывают на необходимость реорганизации системы диспансерных обследований и профилактических мероприятий по охране зрения детей. С целью комплексной оценки развития бинокулярных функций с возрастом проведено исследование взаимодействия бинокулярного и стереокинетического механизмов восприятия глубины у детей 6-9 лет в отсутствие и при наличии бинокулярных расстройств с применением методики Л. Н. Могилева. Показатели детей с нормальным бинокулярным зрением близки к показателям взрослых, а у детей с бинокулярными расстройствами выявились специфические отклонения. Полученные результаты указывают на перспективность использования этой методики для оценки состояния бинокулярных функций и дифференциальной диагностики нарушений бинокулярного зрения (Г. И. Рожкова, Т. А. Подугольникова, Е. И. Родионова).

Нейронные механизмы зрительной памяти и внимания у обезьян. При исследовании роли первичной зрительной коры обезьян в процессах зрительного внимания, обучения и памяти показано, что выполнение сложной поведенческой задачи – отставленного сравнения с эталоном, требующей вовлечения внимания и памяти, оказалось полностью зависимым от положения зрительных стимулов на сетчатке. Следовательно, процесс обучения проходил в отделах мозга, имеющих ретинотопические проекции с высоким пространственным разрешением, скорее всего в первичной зрительной коре. Регистрация нейронной активности в первичной зрительной коре действительно выявило большое количество нейронов, ответы которых зависели не от физических параметров зрительных стимулов, а были модифицированы контекстом выполняемой задачи, что прямо подтверждает возможность участия нейронов первичной зрительной коры в процессах зрительной памяти и внимания (И. Н. Пигарев).

Ориентация на местности у лягушек и жаб. В поведенческих экспериментах впервые показано, что запечатление запаха родного водоема (один из важнейших ориентационных ключей в ориентации на местности) у амфибий происходит на ранних стадиях личиночного развития. Для запоминания запаха родного водоема – важного ориентационного ключа взрослых животных – личинкам амфибий требуется всего несколько дней (4-7), причем период запоминания запаха родного водоема по времени совпадает с периодом интенсивного морфогенеза в обонятельной системе этих животных (С. В. Огурцов, В. А. Бастаков).

Эхолокация и биоакустика насекомых. Исследована способность бабочек-совок воспринимать эхо от собственных акустических щелчков. Статистически достоверные ответы (увеличение частоты генерации эхолокационных импульсов) получены у представителей 16 видов совок, относящихся к 5-и подсемействам, т.е. способность воспринимать эхо широко распространена в ряде семейств ночных бабочек. Эти эксперименты также показали, что при активации акустической эмиссии возрастает и амплитуда щелчков. Таким образом, амплитудная корреляция прямого и отраженного сигналов может являться важным параметром при обработке эхолокационной информации в ЦНС насекомого (Д. Н. Лапшин).

Анализ записанных на территории Украины звуковых сигналов двух близкородственных видов саранчовых подтверждает наличие широкой гибридной зоны между этими видами. Вместе с тем, в ходе поведенческих экспериментов показано, что самки этих видов избирательно реагируют на звуковые сигналы самцов своего вида (В. Ю. Веденина).

Офтальмология. Совместно с МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца, Поликлиникой МЕДСИ, Центром терапевтической офтальмологии – ЦТО, Московским областным научно исследовательским клиническим институтом (МОНИКИ) и детским садом в г. Дубна, проводились исследования патологий зрительной системы взрослых и детей психофизическим методом исследования КЧСМ (критическая частота слития мельканий). Получены новые данные о специфических изменениях КЧСМ у больных с различными заболеваниями зрительной системы, что позволяет использовать метод КЧСМ для диагностики (в том числе и ранней) глаукомы, патологии зрительного нерва, и дистрофии сетчатки (К. В. Голубцов, О. Ю. Орлов).

Изготовлена аппаратура для 3-х координатной записи макродвижений глаз с высокой степенью разрешения и ввода данных в компьютер посредством TV-камеры. Разработан специальный зеркальный визир, повышающий точность настройки системы испытуемый – аппаратура. Проведены предварительные опыты с записью макродвижений глаз в режиме прослеживания за объектом, движущимся по горизонтали (Д. Г. Лебедев).

ГРАНТЫ

ПУБЛИКАЦИИ в 2000 г.

  1. Maximov V.V. Environmental factors which may have led to the appearance of colour vision. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 2000, B 355. (in press)
  2. Kasyanov A.M., Maximov V.V., Byzov A.L., Berretta N., Sokolov M.V., Gasparini S., Cherubini E., Reymann K., Voronin L.L. Intrasynaptic ephapticfeedback alters amplitude-voltage relations of mossy fibre responses in rat CA3 hippocampal neurones // Neuroscience, 2000 (in press).
  3. Максимова Е.М., Бастаков В.А. Физиология зрительного анализатора. В кн.: "Руководство к практическим занятиям по курсу физиологии животных и человека". М.: МГУ, 2000 (в печати).
  4. Maximova E.M., Maximov V.V., Maximov P.V. Excitation and inhibition in the receptive field of detectors of moving contrast in the frog retina. – In: "Proceedings of the 2nd Convention of Georgian Physiologists", Tbilisi, Georgia, 2000, p. 113-115.
  5. Maximov P.V. A model of orientation-contingent color after-effect based on the visual associative memory. – In: "Proceedings of the 2nd Convention of Georgian Physiologists", Tbilisi, Georgia, 2000, p. 15-117.
  6. Maximov P.V. Illumination flickr in natural environments. – In: "Proceedings of the 2nd Convention of Georgian Physiologists", Tbilisi, Georgia, 2000, p. 117-119.
  7. Maximov V.V. 500 million years of colour vision and colour opponency. In: "Proceedings of the 2nd Convention of Georgian Physiologists", Tbilisi, Georgia, 2000, pp. 119-121.
  8. Maximov V.V., Voronin L.L. Stochastic model of the ephaptic feedback in invaginationg spine synapses. – In: "Proceedings of the 2nd Convention of Georgian Physiologists", Tbilisi, Georgia, 2000, pp. 121-123.
  9. Glasko M.P., Guberman Sh.A., Maximov V.V., Pikovskii Yu.I., Rantsman E.Ya. Recent block structure of the Earth's crust and location of great oil-gasfields in the Andes. – In: CD-ROM "The 31st International Geological Congress – Abstracts", Rio-de-Janeiro, Brasil, 2000.
  10. Максимова Е.М. Множественность медиаторов в сетчатке позвоночных. – В кн.: "Физиология нейротрансмиттеров. Тезисы докладов", Москва, 2000, с. 55.
  11. Подугольникова Т.А., Рожкова Г.И. Зрительная работоспособность дошкольников и первоклассников с нормальным и нарушенным бинокулярным зрением // Дефектология. 2000. № 2. С. 56-61.
  12. Рожкова Г.И., Васильева Н.Н. Взаимодействие бинокулярного и стереокинетического механизмов восприятия глубины у детей с нормальным и нарушенным бинокулярным зрением // Сенсорные системы. 2001. № 1 (в печати).
  13. Рожкова Г.И., Токарева В.С., Ващенко Д.И., Васильева Н.Н. Возрастная динамика остроты зрения у школьников. I. Бинокулярная острота зрения для дали // Сенсорные системы. 2001. № 1 (в печати).
  14. Рожкова Г.И., Токарева В.С., Ващенко Д.И., Васильева Н.Н., Громова И.Э., Сенькина Е.В. Возрастная динамика остроты зрения у школьников. II. Бинокулярная острота зрения для разных расстояний // Сенсорные системы. 2001. № 2 (в печати).
  15. Рожкова Г.И., Родионова Е.И., Токарева В.С., Ващенко Д.И., Васильева Н.Н. Возрастная динамика остроты зрения у школьников. III. Соотношение бинокулярных и монокулярных показателей // Сенсорные системы. 2001. № 2 (в печати).
  16. Pigarev I. N., Ќ. Almirall, T. R. Vidyasagar "Responses of neurons in visual area V4 to abdomenal magnetic stimulation during sleep". – In: Proceedings of the Australian Neuroscience society. 2000, 11.
  17. Vidyasagar T. R., I. N. Pigarev, J. Y. Cappello, D. K. Chelvanayagam "Mnemonic components modulate responses of macaque striate neurones in delayed match to sample memory task". – In: Proceedings of the Australian Neuroscience society. 2000, 11.
  18. Pigarev I. N., H. Almirall, M. Pigareva, V. Bautista, A. S. Bahillo and M. T. Herrero. Viscero-cortical interaction during sleep in MPTP treated monkeys // J. Sleep Res. 2000, 9, S1.
  19. Pigarev I. N, H. Almirall, T. R. Vidyasagar. During sleep abdomenal magnetic stimulation evoked responses of neurons in the monkey's cortical visual area V4 // J. Sleep Res. 2000, 9, S1.
  20. Almirall H., I. N. Pigarev, J. Gonzales, M. T. Herrero. Severity of motor impairment and correlation dimention of body temperature in a chronic experimental model of Parkinson disease in the monkey // J. Sleep Res. 2000, 9, S1.
  21. Bastakov V.A. Analysis of visual illusions as an approach to study moving objects constancy perception in frogs and toads // Abstracts of Society for Neuroscience 30th Annual Meeting. New Orleans. November 4-9, 2000. V. 1, P. 487.
  22. Ogurtsov S.V., Bastakov V.A. Imprinting on native pond odour in the pool frog, Rana lesonae Cam. // Chemical Signals in Vertebrates IX. Program & Abstracts, Jagiellonian University, Krakow, July 26-30, 2000, p. 77.
  23. Подугольникова Т. А., Кондрашов С.Л., Пущин И.И. Типы крупных ганглиозных клеток сетчаток бурого терпуга (Hexagrammos octogrammus) и керчака Стеллера (Myoxocephalus stelleri) // Сенсорные системы. 2001. Т. 14. № 1 (в печати).
  24. Лапшин Д.Н., Федорова М.В. Функции B-клетки тимпанальных органов ночных бабочек (Lepidoptera,Noctuoidea) // Сенсорные системы. 2000. Т. 14. № 2. С. 148-155.
  25. Лапшин Д.Н., Воронцов Д.Д. Реакции ночных бабочек-совок (Lepidoptera, Noctuidae) на ретранслированные эхо-сигналы // Сенсорные системы. 2000. Т. 14. № 2. С. 156-166.
  26. Лапшин Д.Н., Воронцов Д.Д. Ультразвуковая эмиссия совок (Lepidoptera, Noctuidae): основные параметры и возможные механизмы их генерации // Зоол. журн. 2000. Т. 79. № 10. С. 1-13.
  27. Лапшин Д.Н., Воронцов Д.Д. Частотная настройка слуховой системы совок (Lepidoptera, Noctuidae) // Сенсорные системы. 2000. Т. 14. № 4. С. 312-321.
  28. Vedenina V.Yu., v. Helversen O. The function of courtship in grasshoppers related to Chorthippus albomarginatus (Orthoptera: Gomphocerinae) // Proceedings of XXI International Congress of Entomology, Brazil, August 2000, p. 436.
  29. Vedenina V.Yu., Skiebe P., Pflüger H.-J. Allatostatin-like immunoreactive neurons in abdominal ganglia and oviduct of locust Schistocerca gregaria and cricket Acheta domesticus // Proceedings of the 6th European Conference of the International Society for Invertebrate Neurobiology "Simpler nervous systems", Pushchino, Russia, 2000.
  30. Vedenina V.Yu., Bukhvalova M.A. Contributions to the study of acoustic signals of grasshoppers (Orthoptera, Acrididae, Gomphocerinae) of Russia and adjacent countries. 2. Calling songs of widespread species recorded in different localities // Russian Entomological Journal (in press).
  31. Николаев П.П., Николаев Д.П. Концепция бинокулярной систолической модели динамических феноменов зрительной репрезентации и пространственной константности // Математика, компьютер, образование. VII Международная конференция. Тезисы докладов. М.: Прогресс, "Традиция", 2000. С. 247-251.
  32. Андреев Л. (Данилов Л.), Орлов А. От редакции 2-го русского издания Крэнстон С. Е.П. Блаватская: Жизнь и творчество основательницы теософского движения. Рига-Москва: Лигатма, 1999. С. 632-634.
  33. Андреев Л. (Данилов Л.), Орлов А. Дополнительная литература, использованная в русском издании. Там же. С. 708-710.
  34. Андреев Л. (Данилов Л.), Орлов А. Редакционные дополнения и примечания Там же.
  35. Шигина Н.А., Куман И. Г., Хейло Т.С., Голубцов К.В. Мелькающий хроматический свет как регулятор биологических процессов в зрительной системе // Вестник ТРТУ. Таганрог, 2000 (в печати).
  36. Шигина Н.А., Куман И. Г., Хейло Т.С., Голубцов К.В. Некоторые особенности диагностики и лечения заболеваний сетчатки и зрительного нерва методом цветной импульсной фотостимуляци // 2 Съезд офтальмологов. Москва, 2000.
  37. Егорова Т.С., Голубцов К.В., Рогатина Е.В., Яковлев А.А. Применение прибора КЧСМ-У для оценки состояния зрения слабовидящих школьников. В кн.: Офтальмология Якутии на рубеже веков. Якутск, 2000. С. 48-49.
  38. Цапенко И.В., Голубцов К.В., Зуева М.В. О физиологических аспектах зрительного утомления у операторов ЭВМ // Радиотехника, электроника и связь на рубеже тысячелетия. Труды XL научной сессии, посвященной Дню радио. М.: НТОРЭС им. Попова, 2000, с. 52-53.
  39. Зуева М.В., Цапенко И.В., Голубцов К.В., Орлов О.Ю., Захарова Г.Ю. Топическая диагностика дефектов поля зрения // Материалы Международной конференции "Интеллектуальные САПР". Таганрог: Известия ТРТУ, 2000, с. 261-264.
  40. Голубцов К.В., Орлов О.Ю., Айду Э.Й. Компьютерная система для диагностики зрения // Журнал Министерства экономики. 2000 (в печати).
  41. Рогатина Е.В., Голубцов К.В., Егорова Т.С. Роль исследования КЧСМ у детей // Сборник, посвященный 100-летию МНИИ им. Гельмгольца. Москва, 2000.