Профили подготовки бакалавриата:
Магистерские программы:
Аспирантские программы:
Бакалавриат:
Магистратура:
Аспирантура:
Направления работы кафедры включают в себя широкий круг фундаментальных проблем современной нейронауки, включая следующий перечень исследований:
Особые награды
д.ф.-м.н. Казанцев В.Б.
д.б.н., проф. Мухина И.В.
д.б.н., доц. Ведунова М.В.
к.ф.-м.н., асс. каф. Гордлеева С.Ю.
асс. каф. Лебедева А.В.
к.б.н., старш. преп. каф. Митрошина Е.В.
к.б.н., асс. каф. Мищенко Т.А.
В 2005 году на биологическом факультете ННГУ им. Н.И. Лобачевского появилась новая кафедра – кафедра нейродинамики и нейробиологии (полное название: межфакультетская базовая кафедра нейродинамики и нейробиологии ННГУ в ИПФ РАН). Заведующим кафедрой стал молодой доктор физико-математических наук Казанцев Виктор Борисович. Несмотря на то, что кафедра формально относилась к биологическому факультету, круг междисциплинарных научных задач, стоявших перед ней, требовал активного сотрудничества со специалистами других факультетов и институтов.
Кафедра объединила студентов, аспирантов и специалистов биологического и радиофизического факультетов, высшей школы общей и прикладной физики ННГУ, а также института прикладной физики РАН. Активность кафедры была сфокусирована на фундаментальных проблемах современной науки о мозге, связанных с применением современных экспериментальных методов электрофизиологической регистрации и флуоресцентного имиджинга, разработкой и исследованием моделей клеточной активности, сетей и функциональных систем мозга; развитием прикладных технологий медицинской диагностики и лечения заболеваний мозга; созданием нового класса информационных систем, использующих принципы работы мозга.
В 2006 году по инициативе Семьянова Алексея Васильевича, успешно работающего за рубежом российского ученого, в ННГУ была открыта так называемая «зеркальная лаборатория», построенная по комплементарному принципу с лабораторией внесинаптической нейропередачи института мозга РИКЕН (Япония), которую в то время возглавлял Алексей Васильевич. Это позволило Нижегородским ученым выйти на новый уровень исследований в области клеточной нейробиологии и успешно взаимодействовать с зарубежными коллегами. Впоследствии лаборатория вошла в состав лабораторий Нижегородского нейронаучного центра.
В это же время укреплялось сотрудничество кафедры с лабораторией клеточных технологий и центральной научно-исследовательской лабораторией в Нижегородской государственной медицинской академии (НижГМА) под руководством профессора, доктора биологических наук Мухиной Ирины Васильевны. В ходе этого взаимодействия были успешно выполнены несколько научных проектов, направленных на разработку методов регистрации, анализа и сопряжения активности нейрональных культур мозга с мультиэлектродными матрицами для создания физиологических микросенсорных систем. Сотрудничество кафедры с лабораториями НижГМА и сейчас является плодотворной основой для решения широкого круга прикладных задач современной нейронауки. Научные результаты развивающейся кафедры стали вскоре заметны как на российской, так и на международной научной сцене. Кафедра планомерно расширяла спектр охватываемых задач и направлений исследований.
В тесной связи с научными исследованиями кафедра успешно осуществляла подготовку специалистов высокой квалификации в области нейробиологии и нейротехнологий. В 2010 университет в лице кафедры стал одним из центров Национальной сети аспирантур по биотехнологиям в нейронауках (БиоН), организованной при финансовой поддержке гранта программы Tempus IV. БиоН представляет собой первую российскую национальную сеть аспирантур в области естественных наук и, в более широком смысле, площадкой для развития сетевых инновационных методов образования в области нейробиотехнологий в России. В рамках программы БиоН был сформирован научно-образовательный консорциум, состоящий из университетов и научно-исследовательских институтов РАН. Одним из результатов выполнения проекта в 2011 году стало проведение школы для молодых ученых «На пути к нейроморфному интеллекту», организатором которой выступила кафедра нейродинамики и нейробиологии ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Школа была посвящена одному из наиболее ярких направлений в нейронауке: разработке моделей, методов и технологий нейроморфных систем, имитирующих морфологию и функциональную активность сетей мозга от уровня молекулярно-клеточной сигнализации до формирования высших когнитивных функций – памяти, сознания, интеллекта. Задачей школы являлось предоставление аспирантам, студентам и молодым сотрудникам, интересующимся нейронаукой, обзора ключевых тенденций и проблем в данной области, различных подходов и уровней понимания существующих задач. Лекторами школы выступили ведущие мировые ученые в области нейронаук.
В 2010 году коллектив кафедры включился в уникальный научный проект по исследованию внеклеточного матрикса мозга, получивший финансирование по гранту правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования (так называемого “мегагранта”). Руководителем проекта стал выдающийся российский ученый Александр Эдуардович Дитятев, работавший в то время в Итальянском институте технологий (Генуя, Италия). Полученные в период выполнения проекта результаты заложили основу современных нейронаучных исследований в Нижнем Новгороде. В частности, в конце 2012 года был создан Нижегородский нейронаучный центр (НННЦ). Центр проводит широкий круг исследований в области нейронауки – от молекулярно-клеточной нейробиологии до исследований когнитивных функций и робототехники. В распоряжении лабораторий НННЦ имеется передовое научно-исследовательского оборудование, а также виварий иммунодефицитных животных (SPF), который необходим для проведения исследований на мировом уровне в области нейронауки.
В продолжение своей научно-образовательной активности весной 2012 года кафедра открывает исследовательскую школу “Нейробиотехнологий». Основной целью создания школы была подготовка аспирантов и магистрантов к профессиональной деятельности в области фундаментальных и прикладных научных исследований и в высокотехнологичных отраслях экономики на уровне современных международных стандартов. Исследовательская школа обеспечила разработку и реализацию структурированных программ подготовки аспирантов и магистрантов с учетом специфики, отвечающей научному направлению «Живые системы».
С 2013 года на кафедре стали активно развиваться прикладные исследования, связанные с разработкой нейроинтегрированных робототехнических систем, экзоскелетонов и систем нейроуправления. Данные исследования получили серьезную финансовую поддержку сначала от фонда РФФИ, а затем от Минобрнауки в рамках Федеральной целевой программы “Исследования и разработки”. Расширение круга научных задач, стоящих перед кафедрой, потребовало новых специализированных лабораторий, одну из которых – лабораторию разработки интеллектуальных биомехатронных технологий – возглавил молодой ученый Миронов Василий Иванович. Вторая лаборатория – лаборатория нейроинженерных технологий (руководитель к.ф.-м.н. Пимашкин Алексей Сергеевич) – занялась разработкой клеточных нейроинтерфейсов и микрофлюидных устройств. В лабораториях были локализованы несколько научно-технических проектов. Один из них направлен на разработку роботизированного комплекса для реабилитации пациентов с нарушениями функций нижних конечностей вследствие травм и заболеваний головного и спинного мозга. Среди основных задач проекта – моделирование биомеханики походки человека, разработка механических компонентов комплекса и требований к ним, расчёт сило-моментного воздействия в сочленениях устройства, разработка уникальной системы управления комплекса в целом. Другой проект посвящен разработке системы регистрации и декодированию сигналов мозга и мышц человека (СРД-1). Программно-аппаратный комплекс, интегрируя информацию с сенсоров, обрабатывает её по заданному правилу, тем самым реализуя функцию универсального интерпретатора сигналов. Наличие обратной связи позволяет эффективно решить сразу две задачи: компенсировать недостающие вычислительные ресурсы за счёт способности мозга к реализации сложной координации движений и адаптации, а также вовлечение пользователя в процесс управления при существенном сокращении времени обучения.
В 2015 году под руководством профессора МГУ доктора биологических наук Каплана Александра Яковлевича, ведущего российского ученого в области мозг-машинных интерфейсов, на кафедре появилась новая ветвь научных исследований, направленных на разработку технологий мозг-машинных интерфейсов нового поколения, а именно пригодной для человека неинвазивной технологии интерфейс мозг-компьютер (ИМК) на основе регистрации и выделения командных паттернов ЭЭГ с контуром обратной связи. Предполагается, что эта новейшая технология позволит преодолеть ограничения существующих ИМК по скорости и точности, но главное – сделает возможным выработку и автоматизацию новых навыков у постинсультных пациентов. Исследования были поддержаны Российским научным фондом и в настоящее время находятся в своей активной фазе.
Группа исследователей кафедры под руководством С.А. Лобова занимается разработкой нейросетевых технологий. Биологически релевантное моделирование позволяет воспроизвести нейрональную и сетевую синхронизацию, безусловное и ассоциативное обучение. Данные эффекты демонстрируются с помощью нейроаниматного подхода, в котором робот, управляемый виртуальной нейронной сетью, меняет свое «поведение» после некоторого периода «жизни» в реальной среде [Lobov, S. et al//Latent Factors Limiting the Performance of sEMG-Interfaces. Sensors 2018].
Адаптивные свойства виртуальных нейронных сетей также используются в интерфейсах человек-машина. Разработан миоинтерфейс, преобразующий небольшие усилия определённых групп мышц в команды, исполняемые моторизированным устройством. Подобный тип управления крайне востребован при использовании протезов и экзоскелетов.
В том же 2015 году кафедра нейродинамики и нейробиологии была переименована в кафедру нейротехнологий в связи с реорганизацией биологического факультета. В настоящее время кафедра нейротехнологий является подразделением Института биологии и биомедицины Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.
Одним из направлений кафедры посвящено изучению фундаментальных механизмов функционирования головного мозга, а также разработке новых подходов к повышению адаптационных возможностей клеток нервной системы к воздействию стресс-факторов.
Показано, что нейронные сети в составе первичных культур клеток гиппокампа являются адекватной биологической моделью изучения локальной сетевой активности головного мозга in vitro. На морфологическом и функциональном уровне исследованы основные этапы развития нейрон-глиальных сетей in vitro, установлены общие закономерности их развития. На основе полученных экспериментальных данных разработана математическая модель, описывающая влияние факторов внеклеточной сигнализации на рост отростков нервных клеток, а также компьютерная программа для исследования динамики сигнальных процессов в нейронных сетях мозга, в том числе процессов, происходящих при формировании следов памяти [свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2017611909].
С применением электрофизиологической методики исследования активности нейронных сетей с помощью мультиэлектродных систем (Multielectrode arrays) исследованы особенности функциональной биоэлектрической активности нейронных сетей как в норме, так и при воздействии стресс-факторов, в том числе при ферментативном разрушении компонентов микроокружения нейронных сетей – внеклеточного матрикса мозга. С использованием мультиэлектродных систем исследованы особенности формирования нейронных сетей, полученных из культуры индуцированных плюрипотентных клеток, дифференцированных по дофаминергическому пути, а также проведено сравнение спонтанной биоэлектрической активности нейрональных культур, полученных из фибробластов здоровых доноров и больных с генетически детерминированными формами болезни Паркинсона [Патент на изобретение № 2501853].
Ведутся исследования по изучению роли некоторых регуляторных молекул (BDNF, GDNF, N-арахидоноилдофамина (N-ADA)) в качестве потенциальных корректоров функциональной активности нейронных сетей в условиях действия факторов ишемии. На нейросетевом уровне показано наличие не только нейропротекторных и антигипоксических свойств данных биологически активных молекул [M.V. Vedunova et al. // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2015; Митрошина Е.В. c соавт. // Cовременные технологии в медицине. 2017, Shishkina et al. // Brain research. 2018], но и возможность их использования в качестве диагностических и прогностических критериев оценки степени поражения центральной нервной системы при различных патологиях [Ведунова М.В. c соавт. // Современные технологии в медицине. 2015; патент на изобретение 2568602]. Для нейротрофического фактора BDNF установлена возможность повышения адаптационных возможностей нервных клеток и восстановления функциональной активности нейронных сетей после их значительного повреждения [патент на изобретение №2594065].
Впервые в России применена методика прижизненной детекции мРНК с помощью золотых РНК-зондов и разработан протокол использования данной методики для первичных нейрональных культур [Мищенко с соавт. // Биологические мембраны. 2018].
В области нейроимиджинга разработан ряд компьютерных программ для анализа паттернов метаболической активности нервных клеток, а также для детектирования морфологической структуры и автоматического анализа данных геномного ответа нейрон-глиальной сети [свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014662670].
Разработаны биосовместимые трехмерные конструкты (скаффолды) заданной архитектоники, исследованы особенности роста и формирования нейронных сетей на полученных конструктах. Показана возможность включения в материал конструкта биологически активных веществ без потери их свойств. Имплантирование скаффолдов в область повреждения приводит к снижению выраженности неврологического дефицита и сохранению долговременной памяти [патент на изобретение №2521194].
Проводятся работы по разработке нетоксичных наночастиц для нейротераностики [M.V. Vedunova et al. // RSC Adv. 2016, Mitroshina E.V. et al. // STM. 2016].
В 2017 году началась реализация проекта “Нейромобиль”, на который выделен государственный грант в сумме 250 млн. рублей в рамках конкурса федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы». В ходе выполнения проекта планируется разработка с последующим выходом на серийное производство нейропилотируемого электроприводного транспортного средства ‒ Нейромобиль. Разрабатываемое транспортное средство будет обладать уникальными научно-техническими решениями, обеспечивающими его конкурентоспособность. Основу двигательной системы составит техническое решение с использованием бестрасмиссионной платформы с интегрированными асинхронными мотор-колесами. Кроме того, инновационные изменения произойдут в части управления. В частности, планируется разработка не имеющей аналогов системы активного ассистирования и нейроуправления, которая будет обеспечивать регистрацию мультимодальных сигналов головного мозга человека и формирование управляющих команд исполнительным механизмом специализированного транспортного средства.
За последние 5 лет сотрудниками кафедры было опубликовано более 100 публикаций, индексируемых в международных базах данных Web of Science, Scopus и прочих. Сотрудники кафедры читают около 30 курсов лекций для бакалавров, магистрантов и аспирантов. В настоящее время кафедра реализует программу подготовки бакалавриата по профилям нейробиология, биомедицина, а также магистерскую программу по профилю нейробиология. Аспирантская программа, реализуемая кафедрой, входит в состав профиля «Биофизика». На кафедре проходят обучение 13 аспирантов и 60 студентов (по состоянию на 2017/2018 учебный год). За время существования кафедры 6 человек получили ученую степень кандидата наук и 1 человек ученую степень доктора наук. Выпускники кафедры подготовлены к деятельности в области молекулярно-клеточной нейробиологии, электрофизиологии, биофизики, математической статистики, компьютерного моделирования. Владеют теоретическими знаниями о механизмах функционирования клеток и клеточных сетей мозга, основами экспериментальных методик, включая электрофизиологические методы регистрации с использованием технологий пэтч-кламп и мультиэлектродных систем, флуоресцентного оптического имиджинга, базовыми статистическими методами обработки данных, основами компьютерного моделирований нейронных систем.
Адрес: 603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23, корп. 1, каб. 417.
Телефон: +7 (831) 462-32-27
Email: neurotechnology@ibbm.unn.ru
Индивидуальное задание на практику_шаблон
Правила оформления выпускной квалификационной работы_магистерской диссертации
Правила оформления курсовой работы
Совместный рабочий график_шаблон
Шаблон презентации к отчету по практике
Титульный лист отчёта по практике
13.12.2019.
ИББМ на выставке ВУЗПРОМЭКСПО – 2019
03.12.2019.
С.Ю. Гордлеева представила кафедру нейротехнологий ИББМ на российской цифровой неделе в Польше
22.10.2019.
Открытые инновации 2019
С 21 по 23 октября 2019 года на площадке технопарка “Сколково” проходит VIII-й Московский международный форум “Открытые инновации”. На нём наш университет представляет делегация от кафедры нейротехнологий ИББМ в составе руководства – Казанцева В.Б., Ли А.Н., руководителей лабораторий – Гордлеевой С.Ю., Пимашкина А.С., научных сотрудников – Жаринова А.И., и Ли С.А.
В ходе работы конференции проведена встреча с министром образования, на которой были продемонстрированы разработки в области искусственного интеллекта: обучающиеся спайковые нейронные сети; проект умной одежды «Кибертренер»: система, позволяющая наблюдать и оптимизировать работу отдельных мышц с помощью сенсоров на одежде для развития физических способностей человека.
Надеемся, что следующие дни конференции пройдут не менее плодотворно и позволят нашей делегации наладить не только дружеские, но и взаимовыгодные отношения с возможными научными и техническими партнёрами.
15.11.2019.
Состоялась успешная защита кандидатской диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Астрахановой Татьяны.
10 октября 2019 года на заседании диссертационного совета при Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского на базе Института биологии и биомедицины Татьяна Астраханова защитила диссертацию на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Тема исследования – «Механизмы BDNF – опосредованной адаптации нервной системы к действию гипоксии».
Члены диссертационного совета были единодушны в высокой оценке работы Татьяны: все представленные к защите положения были приняты. Кворум, набранный на данном заседании, позволил состояться голосованию, по результатам которого соискателю была присуждена учёная степень кандидата наук.
Благодарим научного руководителя Ведунову М.В., директора ИББМ, Мухину И.В., директора ЦТТ, Бабаева А.А, доцента кафедры нейротехнологий, всех оппонентов, принявших участие в защите работы, а также всех людей, выразивших глубокую поддержку при проведении исследований, позволивших состояться данной защите.
Поздравляем нового кандидата наук! Желаем новых достижений в дальнейшем научном поиске!
16.07.2019.
Члены кафедры нейротехнологий ИББМ в числе делегации Нижегородской области представили на Международной промышленной выставке ИННОПРОМ-2019 (главной индустриальной, торговой и экспортной площадке в России) “КИБЕРТРЕНЕР” – спортивный костюм со встроенными сенсорами и микрокомпьютером, которые анализируют данные о сокращении мышц и выводят рекомендации по выполнению упражнения на очки дополненной реальности.
Федерация прыжков на лыжах с трамплина и лыжному двоеборью России заинтересовалась разработкой ННГУ им.Н.И.Лобачевского и планирует использовать тренажёр в подготовке спортсменов.
По словам первого проректора ННГУ В.В. Сайгина, команда разработчиков “кибертренера” создаст модель тренажёра, предназначенную специально для “летающих лыжников”.
20.01.2019.
За прошедший 2018 год члены кафедры нейротехнологий ИББМ приняли участие в ряде выставок по всей России.
ИННОПРОМ. Международная промышленная выставка, проводится в Екатеринбурге ежегодно с 2010 года – это главная индустриальная, торговая и экспортная площадка в России. Предметом демонстрации выступил нейромобиль.
Также нейромобиль был представлен на международном научно-промышленном форуме «Великие реки».
ГРИНТЕХэкспо 2018. Международная выставка-форум наилучших доступных технологий, г. Москва. Делегация ННГУ им. Н.И. Лобачевского представила стенд с научными разработками наших ученых: нейромобилем и беспилотным автономным исследовательским зондом «Тунец-1».
Digital Summit посвящен цифровым технологиям, направленным на улучшение сфер безопасности, здравоохранения, энергетики, ЖКХ, образования и транспорта. Экспонаты, представленные на саммите: нейромобиль, беспилотный автономный исследовательский зонд «Тунец-1», экзоскелет «Илья Муромец».
Армия-2018. Международный военно-технический форум. В качестве экспоната, был представлен беспилотный автономный исследовательский зонд «Тунец-1».
Нейротлон 2018. Вторые международные соревнования ассистивных технологий. Экспонат нейромобиль, интерфейс «мозг-компьютер»
Технопарк «Анкудиновка». Нижегородская выставка. Были представлены следующие разработки кафедры: нейромобиль, экзоскелет «Илья Муромец», кибертренер, БПАС «Тунец-1», вирусные векторы.
ИННОФЕСТ. Всероссийский фестиваль молодежных инноваций «ИнноФест» на базе ННГУ. От кафедры нейротехнологий ИББМ были выставлены инновационные микрофлюидные системы для доклинического тестирования препаратов на клеточных культурах.
20.12.2018.
В период с 11 по 14 декабря 2018 года в Центре инновационного развития медицинского приборостроения ННГУ состоялся Всероссийский фестиваль молодежных инноваций «ИнноФест».
Программа фестиваля включала в себя выставку-конкурс молодежных инновационных проектов «Территория молодежных инноваций» по номинациям: медицина, здоровье и долголетие, нейротехнологии, интернет вещей и Big Data, морские интеллектуальные системы, социальные инновации. В фестивале приняли участие более 200 участников. Мероприятие собрало 11 регионов России. В выставке участвовали 52 проектных команды по заявленным направлениям-номинациям из таких крупных городов России как Нижний Новгород, Москва, Пермь, Томск, Махачкала, Псков, Ростов-на-Дону, Великий Новгород, Самара, Саров, Княгинино.
В номинации «Нейротехнологии» первое и второе место заняли молодые ребята с кафедры нейротехнологий ИББМ:
Более подробная информация о Фестивале доступна на сайте мероприятия http://www.innofest.unn.ru/.
20.10.2018.
13 октября в Самаре в выставочном центре «Экспо-Волга» прошли вторые международные соревнования ассистивных технологий «Нейротлон».
Участие в соревновании с собственными разработками приняли ведущие научно-технологические компании из крупных городов России (Москвы, Калининграда, Самары, Нижнего Новгорода) и из США. Высокотехнологичное оборудование пилотировали люди с поражением ЦНС, различными нарушениями зрения и слуха.
Атлеты соперничали друг с другом в восьми дисциплинах: BCI (интерфейс «мозг-компьютер), ARM (протезы верхних конечностей), NWL (управление креслом-коляской с помощью интерфейса «мозг-компьютер»), NPt (набор текста «силой мысли»), DBN (технологии и устройства для лиц с нарушениями слуха и зрения), NCR (нейромобиль), NRh (нейрореабилитация), EXO (экзоскелеты нижних конечностей).
В дисциплине NCR все призовые места занял Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского с атлетами
На сайте https://neurothlon.ru/ доступна дополнительная информация по прошедшему мероприятию.