Нейрофизиология поведения

Курс дает представление о тех событиях, которые ежесекундно происходят в нашей нервной системе и обеспечивают ключевые аспекты поведения человека: обучение и формирование памяти, проявления биологических потребностей, мышление, деятельность сенсорных и двигательных систем. Предлагаемые материалы являются логическим продолжением курса «Физиология ЦНС», но могут рассматриваться и в качестве самостоятельного блока научных знаний о функционировании мозга. Курс включает сведения о современных методах изучения ЦНС; информацию, характеризующую ее работу на различных уровнях организации (синаптическом, клеточном, нейросетей, ядер и трактов). В ходе курса слушатели узнают о вкладе нейронов, медиаторных систем, различных областей мозга в деятельность органов чувств и распознавание сенсорных образов; формирование кратковременной и долговременной памяти; функционирование и взаимную конкуренцию центров биологических потребностей; организацию двигательных актов разной степени сложности. В структуре курса можно выделить разделы и темы, посвященные:

• ключевым анализаторным системам нашего организма (зрению, слуху, вкусу, обонянию, кожной и болевой чувствительности);
• основным группам биологических потребностей, определяющим поведение человека (в т.ч. программам страха, агрессии, сопереживания, любопытства);
• механизмам ассоциативного обучения (охарактеризовано еще И.П.Павловым) и неассоциативного обучения (суммация, импринтинг и др.);
• нейрофизиологическим основам реализации рефлекторных и локомоторных программ, а также произвольных и автоматизированных движений.

Форма обучения заочная (дистанционная).
Еженедельные занятия будут включать просмотр тематических видео-лекций и выполнение тестовых заданий с автоматизированной проверкой результатов. Важным элементом изучения дисциплины является написание творческих работ в формате сочинения-рассуждения по заданным темам, которое должно содержать полные развернутые ответы, подкрепленные примерами из лекций и/или личного опыта, знаний или наблюдений.
В открытом доступе вы можете ознакомиться с видеолекциями первых двух недель, остальные материалы станут доступны после оплаты курса. 

Курс является общеобразовательным, требует лишь базовых биологических знаний и рассчитан на широкую аудиторию слушателей. Имеются в виду, прежде всего, студенты (бакалавры, магистры, специалисты), учебные планы которых включают дисциплины, связанные со строением и функционирование нервной системы – биологи, психологи, медики, педагоги и др. Предлагаемые материалы будут полезны также преподавателям вузов и учителям биологии средних школ. Наконец, курс способен привлечь внимание всех, кто интересуется деятельностью мозга.

Тема 1. Основные функциональные блоки мозга человека (потребности, память, принятие решений, движения и др.). Общие принципы работы сенсорных систем: кодировка количества и качества, топические отношения, алгоритмы обработки сигналов в ЦНС.

Тема 2. Мозг и сенсорные системы: зрение. Глаз, фоторецепторы (палочки, колбочки) и сетчатка. Анализ зрительной информации в ЦНС: распознавание образов разной степени сложности. Бинокулярное зрение. Протезирование зрения.

Тема 3. Мозг и сенсорные системы: слух и равновесие. Волосковые рецепторы внутреннего уха. Принципы работы вестибулярной системы. Среднее ухо, улитка и слуховые центры головного мозга. Распознавание речи и музыки. Протезирование слуха.

Тема 4. Мозг и сенсорные системы: вкус и обоняние. Разнообразие вкусовых рецепторов и их функции. Вкусовые области ЦНС. Разнообразие обонятельных рецепторов. Обоняние в головном мозге. Целостный вкусовой образ: вклад обоняния и кожной чувствительности.

Тема 5. Мозг и сенсорные системы: болевая чувствительность. Боль как реакция на повреждение клеток и тканей. Передача боли в ЦНС. Системы контроля боли; наркотические и ненаркотические анальгетики. Боль и стресс. Патология боли.

Тема 6. Мозг и потребности: любопытство, свобода, радость движений. Значимость новой информации для организации поведения. Центры исследовательской мотивации: от среднего мозга до коры больших полушарий и речевой модели внешнего мира.

Тема 7. Мозг и потребности: самосохранение, защита территории, стремление лидировать. Роль миндалины. Конкуренция пассивных («страх») и активных («агрессия») оборонительных программ. Агрессия как универсальная реакция на конфликт интересов.

Тема 8. Мозг и потребности: двигательное подражание и сопереживание. Открытие зеркальных нейронов. Подражание моторным программам и алгоритмам поведения как основа передачи культурных навыков. Эмоциональное подражание, сопереживание.

Тема 9. Мозг и память: ассоциативное и неассоциативное обучение. Классический условный рефлекс. Суммация и ее синаптические механизмы. Долговременная потенциация; роль гиппокампа. Импринтинг как особый тип долговременной памяти.

Тема 10. Молекулярные основы ассоциативного обучения; методы их исследования (ЭЭГ, оптогенетика). Условное торможение как «отрицательное обучение», темпераменты. Условные рефлексы на комплексные стимулы; речевые системы мозга.

Тема 11. Мозг и движения: рефлексы и локомоция. Моно- и полисинаптические рефлексы спинного мозга, их функциональный смысл. Шаг и бег как основные варианты локомоции человека. Головной мозг и управление локомоцией (тоническое и фазическое).

Тема 12. Мозг и движения: произвольные и автоматизированные моторные акты, пирамидная система. Роль премоторной и моторной коры. Вклад мозжечка, базальных ганглиев, субталамуса, таламуса. Двигательная память как «торможение торможения».

В результате освоения курса слушатели должны знать:

• принципы функционирования основных анализаторов человека на рецепторном уровне (фоторецепторы, волосковые клетки внутреннего уха, обонятельные и вкусовые рецепторы, болевые рецепторы и др.);
• основные алгоритмы и конкретные примеры обработки сенсорной информации на уровне стволовых структур и коры больших полушарий (в том числе – в ходе опознавания сложных сенсорных образов);
• роль наследственных (генетических), гормональных и нейромедиаторных факторов в деятельности центров биологических потребностей организма человека (прежде всего, на уровне гипоталамуса и базальных ганглиев);
• последствия нарушения активности центров биологических потребностей (от депрессивных расстройств до маниакальных проявлений); способы их поведенческой и фармакологической коррекции;
• механизмы и принципы формирования основных типов памяти, участие в этих процессах различных структур мозга; значимость импринтинга и условного торможения в нашей жизни;
• возникновение центров мозга, обеспечивающих речевую деятельность, в ходе филогенеза и онтогенеза человека; особенности функционирования и  преимущества «информационной» (речевой) модели внешнего мира;
• четыре типа движений, вклад различных моторных центров головного и спинного мозга в их организацию; нейрофизиологические основы процессов автоматизации движений и двигательного обучения.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен сформировать следующие
компетенции:

универсальные компетенции (УК):

– способность к критическому анализу и оценке современных научных достижений в области нейрофизиологии (функционирование сенсорных и моторных систем мозга, роль различных структур мозга как центров биологических потребностей и мотиваций) (УК-1);
– способность проектировать и осуществлять комплексные исследования, в том числе
междисциплинарные, на основе целостного системного научного мировоззрения с
использованием знаний в области нейрофизиологии (УК-2);
– способность планировать и решать задачи собственного профессионального и личностного развития: создания условий для возможно более эффективной работы мозга, снижения утомляемости, повышения творческого потенциала, улучшения процессов обучения и формирования памяти, эмоционального и двигательного контроля (УК-3);

общепрофессиональные компетенции (ОПК):
– способность и готовность к организации проведения научных исследований в сфере
сохранения здоровья населения и улучшения качества жизни человека (ОПК-1);
– способность и готовность к проведению научных исследований в сфере сохранения
здоровья населения и улучшения качества жизни человека (ОПК-2);
– готовность к внедрению разработанных методов и методик, направленных на
сохранение здоровья населения и улучшение качества жизни человека (ОПК-4);
– готовность к преподавательской деятельности по образовательным программам высшего образования в области нейробиологии и психологии (ОПК-4).

профессиональные компетенции (ПК):
- способность приобретать новые научные и профессиональные знания в области
нейрофизиологии поведения, в том числе используя современные информационные
технологии (ПК-1);
– способность демонстрировать и готовность применять базовые знания в области
нейрофизиологии в профессиональной деятельности для формирования осознанного
отношения к необходимости обращения к специалистам-медикам в случае развития патологий, понимания возможностей и ограничений использования лечебных процедур и лекарственных препаратов (ПК-2);
– знание современных достижений в области нейрофизиологии поведения,
возможность применения этих знаний для решения теоретических и прикладных задач, в том числе в разработке методов диагностики и коррекции нарушений поведения, связанных с потребностно-эмоциональной сферой (депрессии, аффективные расстройства) (ПК-3);
– понимание базовых принципов активности нервной системы и способность к выявлению связи между особенностями строения и функционирования мозга человека и индивидуальными свойствами личности: темпераментом, интеллектом, памятью,
работоспособностью, импульсивностью (ПК-4);
– способность прогнозировать направленность и выраженность изменений активности
центров биологических потребностей в зависимости от генетических и гормональных
факторов, сигналов из внутренней среды организма; определять вклад процессов обучения (ПК-5);
– умение анализировать ситуации конкуренции потребностей, устанавливать связь между биологическими потребностями и различными проявлениями общественной жизни человека и человечества (ПК-6);
– умение объяснять связь молекулярных, клеточных и структурных процессов,
происходящих в мозге при формировании памяти, с конкретными условиями обучения;
выделять в сложном поведенческом акте составляющие, связанные с положительным и отрицательным обучением, определяющие скорость и эффективность такого обучения (ПК-7);
– способность определять возможные последствия нарушений функционирования различных периферических и мозговых структур, возникающих в результате травм, патологий пренатального развития, генетических аномалий, возрастных изменений, хронического стресса, воздействия токсинов (ПК-8).