Сенсорные и двигательные системы мозга
Биологический факультет

Впервые предлагаемый вниманию студентов МГУ межфакультетский курс «Сенсорные и двигательные системы мозга» развивает ранее прочитанный осенью 2018 и 2019 годов курс «Мозг и сенсорные системы».

В рамках курса «Сенсорные и двигательные системы мозга» планируется в популярной форме рассказать, прежде всего, о строении и принципах функционирования основных анализаторов организма человека (зрительного, слухового, кожной и болевой чувствительности, вкусового, обонятельного и др.). При этом главное внимание будет уделено: (1) особенностям деятельности рецепторных клеток, воспринимающих раздражители из внешнего мира и внутренней среды организма и (2) закономерностям обработки сенсорной информации в центральной нервной системе (ЦНС). В первом случае акцент будет сделан на современных представлениях о субклеточных и молекулярных механизмах работы рецепторов, обеспечивающих их избирательность, разнообразие свойств, способность к адаптации. В случае структур ЦНС рассматриваются принципы анализа сенсорных сигналов и их последующего синтеза (формирования сенсорных образов), что обеспечивает процессы восприятия, обучения, выбора адекватных поведенческих программ. Слушатели узнают о специфики деятельности центров различных анализаторов в коре больших полушарий, а также ситуациях, когда сенсорные сигналы запускают врожденно обусловленные реакции нашего организма. Особо планируется рассмотреть связь между параметрами функционирования органов чувств и спецификой эмоционального и эстетического восприятия сенсорных сигналов человеком; будут затронуты такие аспекты деятельности человечества, как искусство (живопись, кино, музыка), кулинария, парфюмерия и др.

Две из двенадцати лекций курса посвящены двигательным центрам мозга, рефлекторным дугам, принципам организации локомоции, алгоритмам произвольных и автоматизированных движений.

Две заключительные лекции носят сравнительно-физиологический характер и посвящены сенсорным и двигательным системам рыб, птиц и беспозвоночных (червей, моллюсков, насекомых).

В ходе лекций рассматриваются:

• общие принципы организации сенсорных системы, в том числе алгоритмы кодирования и переработки сенсорной информации в нейросетях (при помощи частоты электрической импульсации, по «номеру канала», различные типы фильтрации и т.д.);

• принципы работы зрительной системы на периферическом уровне (глаз и сетчатка) и на уровне ЦНС, где взаимодействуют врожденно заданные процедуры, встроенные в наш внутренний «фотошоп», и процессы, которые являются результатом обучения затылочной коры больших полушарий, концентрирующей опыт распознавания таких визуальных образов, как тексты, лица людей и т.п.;

• принципы работы внутреннего уха и перерабатывающих поступающую от него информацию вестибулярных и слуховых центров головного мозга; при этом сигналы от органа равновесия оперативно используются для управления движениями, а слуховые раздражители подвергаются детальному амплитудно-частотному анализу, позволяющему в итоге распознавать мелодии, речь и др.;

• принципы работы систем обонятельной и вкусовой систем, оценивающих удаленные («дистантные») химические сигналы и химические сигналы, связанные с поступающей в организм пищей; в последнем случае жизненно важно определить качество еды, наличие в ней углеводов, белков, токсинов и др.;

• принципы работы систем, связанных с чувствительностью тела – кожной, мышечной, болевой; они помогают нам исследовать мир, служат для коммуникации, предупреждают об опасности; в последней лекции будут, в числе прочего, рассмотрены эффекты анальгетиков, действующих как на уровне ноцицепторов, так и на уровне нейронный сетей, передающих болевые сигналы в ЦНС;

• деятельность рефлекторных дуг и локомоторных контуров спинного мозга; принципы тонического и фазического управления локомоцией; особенности работы древних и старых центров мозжечка, обеспечивающих автоматизацию рефлекторных реакций, ходьбы, бега; вклад мозжечка и базальных ганглиев в формирование наиболее сложных моторных навыков; базовые принципы двигательного обучения.