Методы нейронауки

2024/2025

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

3

Кредиты

Кто читает:

Департамент психологии

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

3-й курс, 1 модуль

Преподаватель

Печенкова Екатерина Васильевна

Программа дисциплины

Аннотация

Курс посвящен знакомству с теми методами нейронауки, которые чаще всего используются в междисциплинарных когнитивных исследованиях. Во вводной части курса мы рассмотрим основы информационного подхода к изучению мозга и познания, различные уровни описания мозга и представления о мозговой локализации психических функций и картировании мозга. Основная часть курса будет посвящена методам изучения активности головного мозга и их возможностям для исследования мозговой организации когнитивных процессов. Будут рассмотрены методы электрофизиологии (ЭЭГ, МЭГ, электрокортикография), нейровизуализации (фМРТ, ПЭТ, оптическое картирование), воздействия на активность мозга (ТМС, ТЭС). Также будет дана краткая характеристика структурных методов, главным образом на основе МРТ (повоксельная морфометрия, повоксельное сопоставление поражения и симптома, диффузионно-тензорная трактография). Для каждого метода мы обсудим тот круг научных вопросов, для решения которых он подходит, основные принципы работы, особенности применения, возможности и ограничения. Слушателям будет предложено более детально изучить один из методов и сделать по нему доклад.

Цель освоения дисциплины

• Получить общее представление о методах, которые используются в когнитивной нейронауке и основных исследовательских задачах, которые они позволяют решить.
• Изучить принципиальные возможности и ограничения трех групп методов: электрофизиологических методов, методов функционального картирования головного мозга и методах воздействия на активность головного мозга применительно к изучению познавательных процессов и поведения.
• Получить общее представление о принципах работы и сферах применения нейроанатомических методов в когнитивной нейронауке.
• Познакомиться с принципами работы и примерами исследований для следующих методов: регистрация активности отдельных нейронов; электроэнцефалография; магнитоэнцефалография; электрокортикография; позитронно-эмиссионная томография; функциональная магнитно-резонансная томография; оптическое нейрокартирование; транскраниальная электрическая стимуляция; транскраниальная магнитная стимуляция; повоксельная морфометрия; повоксельное сопоставление поражения и симптома; диффузионно-тензорная трактография.

Планируемые результаты обучения

• По тексту статьи, описывающей исследование с применением методов функциональной нейровизуализации, студенты могут определить, какой метод использован и какие параметры подсчитаны (активация, связи)
• Студенты могут кратко охарактеризовать методы ТМС и ТЭС (основные принципы работы, возможности и ограничения)
• Студенты могут кратко охарактеризовать основные методы изучения структуры головного мозга, основанные на МРТ, и используемые при функциональном картировании мозга
• Студенты могут кратко охарактеризовать три основных подхода в когнитивной науке и описать место когнитивной нейронауки в рамках когнитивной науки в целом
• Студенты могут описать проблемы, связанные с техникой безопасности при использовании методов воздействия на мозговую активность и привести примеры последствий несоблюдения техники безопасности
• Студенты могут определить по тексту статьи, какие из основанных на МРТ методов изучения структуры головного мозга использовались в описанной работе
• Студенты могут охарактеризовать основные принципы работы, возможности и ограничения методов ПЭТ и фМРТ
• Студенты могут охарактеризовать основные принципы, возможности и ограничения методов электроэнцефалографии и магнитоэнцефалографии, а также указать на различие этих методов и получаемых данных

Содержание учебной дисциплины

• Теоретическое введение.
• Методы изучения активности мозга: электрофизиологические методы.
• Структурные методы изучения функциональной нейроанатомии (на основе МРТ).
• Методы изучения активности мозга: функциональная нейровизуализация.
• Методы воздействия на активность мозга.

Элементы контроля

• Письменный тест по всему материалу курса
  Тест состоит из 5 вопросов с закрытой частью (набор вариантов ответа) и открытой частью (обоснование выбора ответа). Набор вопросов различается по вариантам, каждый экзаменующийся проходит свой набор заданий.
• Устный доклад по одному из методов когнитивной нейронауки (анализ статьи)
  Каждый доклад готовится одним или двумя слушателями курса и заслушивается всеми участниками курса на семинаре. Каждый докладчик анализирует пример использования конкретного метода в нейрокогнитивных исследованиях (эксперимент из статьи, статью или серию статей). Обсуждение (ответы на вопросы слушателей) является важной частью доклада.
• Домашнее задание по методам электрофизиологии
  Домашняя работа состоит из заданий на численные примеры и на анализ статей.
• Домашнее задание по методам, основанным на структурной МРТ
  Домашняя работа состоит из заданий на численные примеры и на анализ статей.
• Домашнее задание по функциональной нейровизуализации
  Домашняя работа состоит из заданий на численные примеры, анализ статей, работу с открытой базой данных функциональной нейровизуализации Neurosynth и свободным программным обеспечением для нейровизуализации MRICroGL.
• Вопросы к докладчикам
  Участники семинаров задают вопросы докладчикам. Преподаватель отмечает наиболее интересные вопросы в качестве проявления активности в работе на семинарах

Промежуточная аттестация

• 2024/2025 1st module
  0.1 * Вопросы к докладчикам + 0.1 * Домашнее задание по методам электрофизиологии + 0.1 * Домашнее задание по методам, основанным на структурной МРТ + 0.1 * Домашнее задание по функциональной нейровизуализации + 0.35 * Письменный тест по всему материалу курса + 0.25 * Устный доклад по одному из методов когнитивной нейронауки (анализ статьи)

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Eleanor A. Maguire, Katherine Woollett, & Hugo J. Spiers. (n.d.). London Taxi Drivers and Bus Drivers: A Structural MRI and Neuropsychological Analysis.
• Вынос мозга : чарующее обаяние бездумной нейронауки, Сэйтл, С., 2016
• Мозг, познание, разум. Ч. 1: ., Баарс, Б., 2014
• Мозг, познание, разум. Ч. 2: ., Баарс, Б., 2014
• Мозг, познание, разум. Ч.1: ., Баарс, Б., 2016
• Мозг, познание, разум. Ч.2: ., Баарс, Б., 2016
• Психофизиология : учебник для вузов, Гринченко, Ю. В., 2007

Рекомендуемая дополнительная литература

• Bijsterbosch, J., Smith, S. M., & Beckmann, C. F. (2017). Introduction to Resting State FMRI Functional Connectivity. Oxford: OUP Oxford. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=1528951
• Brain Mapping: an encyclopedic reference. Vol.1: Acquisition methods, methods and modeling, , 2015
• Brain Mapping: an encyclopedic reference. Vol.2: Anatomy and physiology systems, , 2015
• Brain Mapping: an encyclopedic reference. Vol.3: Social cognitive neuroscience congnitive neuroscience clinical Brain Mapping, , 2015
• de Oliveira, M. F., Pinto, F. C. G., Nishikuni, K., Botelho, R. V., Lima, A. M., & Rotta, J. M. (2012). Revisiting Hydrocephalus as a Model to Study Brain Resilience. https://doi.org/10.3389/fnhum.2011.00181
• Draganski, B., Gaser, C., Busch, V., Schuierer, G., Bogdahn, U., & May, A. (2004). Neuroplasticity: Changes in grey matter induced by training. Nature, 427(6972), 311–312. https://doi.org/10.1038/427311a
• Functional magnetic resonance imaging, Huettel, S. A., 2014
• Groppa, S., Oliviero, A., Eisen, A., Quartarone, A., Cohen, L., Mall, V., Kaelin-Lang, A., Mima, T., Rossi, S., Thickbroom, G., Rossini, P., Ziemann, U., Valls-Solé, J., & Siebner, H. (2017). A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee.
• Maguire, E. A., Gadian, D. G., Johnsrude, I. S., Good, C. D., Ashburner, J., Frackowiak, R. S. J., & Frith, C. D. (2000). Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers.
• MEG-EEG primer, Hari, R., 2017
• Niedermeyer's electroencephalography : basic principles, clinical applications, and related fields, Schomer, D. L., 2011
• Research methods for cognitive neuroscience, Newman, A. J., 2019
• S., R., M., H., P. M., R., A., P. L., G., A., S., B., A., B., C., B., T., C., R., C., R., C., J., C., M., D., V., D. L., C. M., E., M. S., G., F., F., I., R., R., J., … U., Z. (2009). Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. https://doi.org/10.1016/j.clinph.2009.08.016
• Steven J. Luck, Geoffrey F. Woodman, & Edward K. Vogel. (n.d.). Review Luck et al. – ERP studies of attention Event-related potential.

Авторы

• Печенкова Екатерина Васильевна