Бакалавриат 2020/2021

Методы нейронауки

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс по выбору (Психология)

Направление: 37.03.01. Психология

Кто читает: Департамент психологии

Где читается: Факультет социальных наук

Когда читается: 3-й курс, 1 модуль

Формат изучения: с онлайн-курсом

Охват аудитории: для всех кампусов НИУ ВШЭ

Преподаватели: Печенкова Екатерина Васильевна

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 30

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 изучения 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

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

Содержание учебной дисциплины

• Теоретическое введение.
  Основы информационного подхода к изучению мозга и познания. Психофизическая проблема, психофизиологическая проблема, проблема соотношения психики и мозга. Представления о мозговой локализации психических функций. Возможности функционального картирования мозга. Различные уровни описания мозга. Спектр методов изучения структуры и активности головного мозга и их возможности для изучения мозговой организации когнитивных процессов.
• Методы изучения активности мозга: электрофизиологические методы.
  Регистрация активности отдельных нейронов. Электроэнцефалография (ЭЭГ): основной принцип работы метода, временное и пространственное разрешение, преимущества и ограничения. Проблема объемного проведения и решение обратной задачи при локализации источников. Качественный и количественный анализ данных ЭЭГ. Ритмическая активность. Анализ спектров. Потенциалы, связанные с событиями. Магнитоэнцефалография (МЭГ): взаимодополнительность с ЭЭГ и фМРТ. Пространственное и временное разрешение. Преимущества и ограничения метода. Электрокортикография (ЭКоГ): отличия от ЭЭГ с поверхности головы (скальпа). Пространственное и временное разрешение. Применение ЭКоГ.
• Методы изучения активности мозга: функциональная нейровизуализация.
  Картирование мозга до появления неинвазивных методов. Позитронно-эмиссионная томография как метод функционального картирования мозга. Функциональная МРТ как наиболее распространенный современный метод функционального картирования. ФМРТ, связанная с задачей. Анализ активации и анализ связей. ФМРТ покоя. Оптическое картирование как метод, который призван преодолеть недостатки фМРТ в будущем.
• Методы воздействия на активность мозга.
  Транскраниальная электрическая стимуляция (ТЭС). Особенности применения. Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). Возможности и ограничения ТЭС и ТМС. Ограничения, связанные с техникой безопасности. Временное и пространственное разрешение ТЭС и ТМС. Возможности проверки причинно-следственных связей.
• Структурные методы изучения функциональной нейроанатомии (на основе МРТ).
  Общий обзор методов изучения функциональной нейроанатомии на основе структурной МРТ. Повоксельная морфометрия: общие принципы и примеры использования. Повоксельное сопоставление поражения и симптома. Диффузионно-тензорная трактография.

Элементы контроля

• Письменный тест
  Тест состоит из 5 вопросов с закрытой частью (набор вариантов ответа) и открытой частью (обоснование выбора ответа). Набор вопросов различается у каждого экзаменующегося.
• Участие в семинарах
• Устный доклад по одному из методов
  Каждый доклад готовится одним или двумя учащимися.

Промежуточная аттестация

• Промежуточная аттестация (1 модуль)
  0.4 * Письменный тест + 0.5 * Устный доклад по одному из методов + 0.1 * Участие в семинарах

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.
• 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
• 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.
• Niedermeyer's electroencephalography : basic principles, clinical applications, and related fields, Schomer, D. L., 2011
• 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.