ЛАБОРАТОРИЯ № 8

Обработка сенсорной информации

И.о. заведующей лабораторией – д.б.н. Веденина Варвара Юрьевна

Тел.: (495) 952-33-03

В 1963 году Президиум АН СССР принял Постановление о создании в Институте проблем передачи информации АН СССР лаборатории передачи и обработки информации в органах чувств. Для создания этой лаборатории в ИППИ из Института биофизики АН СССР в полном составе переведена лаборатория биофизики зрения, которая стала называться в ИППИ «Лабораторией переработки информации в органах чувств». Заведующим лабораторией, которая стала в ИППИ Лабораторией № 8, стал д.ф.-м.н. Николай Дмитриевич Нюберг (до 1967 г.). Впоследствии лабораторией заведовали д.т.н. Михаил Моисеевич Бонгард (с 1967 по 1971 г.), чл.-корр. РАН, д.б.н. Алексей Леонтьевич Бызов (с 1971 по 1998 г.), к.б.н. Владимир Антонинович Бастаков (с 1998 по 2013 г.).
О.Ю. Орлов и М.Б. Беркинблит об истории создания лаборатории

Лаборатория занимается исследованием механизмов обработки сенсорной информации у животных и человека на самых разных уровнях: на уровне рецепторов, на уровне анализа информации в ЦНС, на уровне реализации поведенческих программ.

К основным темам исследований лаборатории в настоящее время относятся:

• Изучение передачи информации в зрительных системах животных и человека

  В лаборатории проводятся исследования работы детекторов движения у рыб (модельный объект – серебряный карась) в сетчатке и тектуме (структуре среднего мозга), а также исследования цветового зрения разных животных. В частности, исследуется влияние освещения периферии рецептивного поля в сетчатке рыб при избирательном и совместном возбуждении разных типов рецепторов на реакцию детекторов движения. Изучаются функции контрастной чувствительности, явления одновременного цветового контраста, константности цветовосприятия на детекторах направления движения и детекторах ориентированных линий (Е.М. Максимова, П.В. Максимов, И. Дамянович, А.Т. Алипер, А.А. Каспарсон).

  В лаборатории также проводятся исследования принципов кодирования глубины зрительной сцены в зрительной системе бесхвостых амфибий. В частности, ставится задача исследовать, как зрительная система лягушки может оценивать внешний раздражитель и запускать либо пищевое поведение, либо поведение избегания опасности. Кроме того, ставится задача построения модели работы нейронной сети, обеспечивающей восприятие трехмерного пространства. В лаборатории проводятся сравнительные исследования морфологии сетчатки у животных с дневным и ночным образом жизни. В частности, изучаются тонкая структура клеток пигментного эпителия глаза и феномена «естественных» фотоповреждений у животных, обитающих в условиях высокой освещенности. Также исследуются механизмы цветокодирования в зрительной системе лягушки (В.А. Бастаков, О.Ю. Орлов).

  В лаборатории разрабатываются новые методы лечения амблиопии и других нарушений зрения у детей. В частности, проводится развитие модели зрительного скрининга, позволяющего выявить зрительное неблагополучие в функционировании зрения у детей; развитие комплекса диагностических процедур, позволяющих оценить степень зрительных нарушений; разработка и апробация методов развития зрительных функций и коррекции зрительных нарушений, препятствующих успешному обучению (Т.А. Подугольникова).

• Изучение передачи информации в акустических системах животных

  В лаборатории проводятся исследования по биоакустике кровососущих комаров. В частности, исследуется проблема, как функционирует слуховая система комара в условиях полета. Исследуются частотные и пространственные характеристики слуховых рецепторов комаров, ставится задача выявления значимых для самок комаров акустических сигналов и исследования поведения этих насекомых в процессе акустического тестирования (Д.Н. Лапшин).

  В лаборатории также проводятся исследования по биоакустике прямокрылых насекомых (сверчков, саранчовых) и травяных клопов. Основная цель исследований - изучение эволюции акустических и вибрационных сигналов в контексте видообразования. В частности, проводятся исследования роли различных параметров сигналов ухаживания при выборе полового партнера в поведенческих экспериментах (В.Ю. Веденина, Л.С. Шестаков).

• Изучение химической системы коммуникации

  В лаборатории проводятся исследования способности животных-макросматиков (животных с высокоразвитым обонянием) различать запахи маркеров онкологических заболеваний и метаболитов других заболеваний (связанных с кровотечением, воспалением, инфекцией и некрозом, иммунным ответом организма). Разрабатываются методы идентификации маркеров на ранних стадиях развития опухоли (Е.И. Родионова, М.Ю. Кочевалина).

• Изучение нейрофизиологических механизмов передачи и анализа интероцептивной информации

  В лаборатории разрабатывается гипотеза, согласно которой все зоны коры мозга, обрабатывающие экстероцептивную информацию в состоянии бодрствования переключаются на анализ интероцептивной информации в период сна. Проводится анализ особенностей передачи интероцептивной информации по проводящим путям спинного мозга в цикле сон – бодрствование и отражения сигналов, поступающих от органов желудочно-кишечного тракта и сердца, в активности одиночных нейронов разных зон коры мозга и подкорковых структур в периоды медленноволнового и быстрого сна (И.Н. Пигарев, В.Д. Лаврова, Е.В. Левичкина).

Потенциальные темы для студентов / аспирантов:

Зрение и зрительное поведение

• Исследование работы детекторов движения у рыб (серебряный карась) в сетчатке и тектуме. Какова разрешающая способность во времени детекторов движения? Методика: электрофизиология, регистрация активности клеток в сетчатке и тектуме. Обращаться к Максимовой Елене Михайловне (maximova@iitp.ru).
• Исследование принципов оценки глубины зрительной сцены в зрительной системе лягушек и жаб. Как зрительная система может оценивать внешний раздражитель и запускать либо пищевое поведение, либо поведение избегания опасности? Методика: поведенческие эксперименты и электрофизиология. Обращаться к Бастакову Владимиру Антониновичу (bastakov@iitp.ru).
• Сравнительные исследования морфологии сетчатки у животных с дневным и ночным образом жизни. Может ли строение сетчатки свидетельствовать об адаптации к тем или иным условиям обитания? Методика: исследование морфологии сетчатки различными методами микроскопии. Обращаться к Орлову Олегу Юрьевичу (graf@iitp.ru).
• Электрофизиологические и поведенческие исследования цветового зрения у лягушек и жаб. Обращаться к Орлову Олегу Юрьевичу (graf@iitp.ru), Бастакову Владимиру Антониновичу (bastakov@iitp.ru).

Слух и акустическое поведение

• Биоакустика комаров. Как функционирует слуховая система комара в условиях полета? Методики: электрофизиология, акустическое тестирование комаров в естественных условиях их обитания, дистанционные методы контроля. Обращаться к Лапшину Дмитрию Николаевичу (lapshin@iitp.ru).
• Исследование роли различных элементов акустического сигнала при выборе полового партнера у прямокрылых (сверчков и саранчовых) и травяных клопов. Методика: поведенческие эксперименты, видиотипирование, запись и анализ акустических и вибрационных сигналов. Обращаться к Ведениной Варваре Юрьевне (vedenin@iitp.ru), Шестакову Льву Сергеевичу (zicrona@yandex.ru).

Хеморецепция

• Исследование индивидуальных запаховых кодов человека и животных, и их роли в различных формах поведения (например, при выборе брачного партнера). Разработка методов использования запаха индивида для ранней диагностики онкологических заболеваний. Методика: использование различных мышиных моделей перевиваемых опухолей, воспаления, иммунной реакции; поведенческие эксперименты, предъявление собакам образцов больных и здоровых животных. Обращаться к Родионовой Елене Ивановне (a.rodionova@gmail.com).

Сон

• Исследование функционального назначения состояния сна. Проверка гипотезы, согласно которой в периоды сна высшие отделы центральной нервной системы, включая кору мозга, переключаются на обработку сигналов, поступающих от висцеральных систем организма (пищеварительной, сердечнососудистой и т.д.). Методика: регистрация одиночных нейронов и локальных медленных потенциалов разных зон коры мозга, подкорковых образований и структур спинного мозга при переходах животного из состояния бодрствования в сон и обратно. Обращаться к Пигареву Ивану Николаевичу (pigarev@iitp.ru).

Краткий обзор результатов исследований лаборатории за 2005–2007 годы

Электрофизиологические исследования

Психофизические и поведенческие эксперименты

Сотрудники лаборатории в СМИ

Публикации сотрудников лаборатории

Лабораторный семинар по проблемам сенсорной физиологии

СОТРУДНИКИ ЛАБОРАТОРИИ: