Университет Ускюдар, Лаборатория когнитивной нейронауки — это междисциплинарный научно-исследовательский и практический центр, созданный с целью изучения нейронных и биологических основ человеческих когнитивных процессов (внимания, памяти, языка, восприятия, принятия решений и управления эмоциями) с использованием передовых методов нейровизуализации и обработки сигналов.
- Основная цель: Картографирование электрических, метаболических и структурных эквивалентов когнитивных и поведенческих процессов в головном мозге; выявление механизмов, лежащих в основе когнитивных нарушений, путем составления карт функций головного мозга здоровых людей и неврологических/психиатрических пациентов.
- Отличительные особенности: Лаборатория способна одновременно регистрировать поведенческие метрики (время реакции, показатели ошибок) в интеграции с электрофизиологическими и оптическими измерительными системами, обладающими высоким временным (темпоральным) и пространственным (спациальным) разрешением.
- Академический вклад: Система объединяет дисциплины психологии, неврологии, программной инженерии и искусственного интеллекта на общей плоскости. Поддерживая научно обоснованные исследования в области нейронаук на академическом уровне, она позволяет студентам и исследователям обрабатывать данные нейровизуализации, разрабатывать алгоритмы обработки сигналов и проектировать компьютерные батареи когнитивных тестов.
Приборы и техническое оснащение лаборатории
Инфраструктура лаборатории включает в себя группы высокотехнологичных приборов, способных измерять электрическую активность центральной нервной системы, изменения кровоснабжения и ответы на аудиовизуальные стимулы на уровне микросекунд:
- Системы электроэнцефалографии высокого разрешения (высокоплотная ЭЭГ): Системы, которые регистрируют электрическую активность мозга на уровне микровольтов с кожи головы с высоким временным разрешением с помощью многоканальных (64 и более каналов) шапочек и анализируют вызванные потенциалы (ВП).
- Аппаратное и программное обеспечение для отслеживания движений глаз (айтрекинг): Лабораторные системы, способные работать синхронно с ЭЭГ и отслеживающие с миллиметровой и миллисекундной точностью продолжительность фиксации взгляда участников на визуальных стимулах, изменения диаметра зрачка (пупиллометрия) и точки фиксации.
- Модули функциональной спектроскопии в ближней инфракрасной области (фНИРС): Устройства, осуществляющие функциональное картирование мозга путем измерения с помощью оптических датчиков изменений концентрации оксигенированного и дезоксигенированного гемоглобина в коре головного мозга во время выполнения когнитивных задач.
- Оборудование для предъявления стимулов, совместимое с функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ): Специальные комплекты жидкокристаллических дисплеев и кнопочных пультов (response pad), которые могут работать в интеграции с МРТ-системами в больницах или центрах визуализации, обеспечивая предъявление пациенту когнитивных тестов во время сканирования и сбор BOLD-сигналов (зависящих от уровня кислорода в крови).
- Устройства транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS) и нейромодуляции: Неинвазивные системы, используемые в исследованиях нейропластичности, которые модулируют (стимулируют или подавляют) когнитивные процессы путем приложения слабого постоянного тока к определенным кортикальным областям через кожу головы.
- Компьютерные батареи когнитивных тестов (E-Prime, PsychoPy, Cambridge Cognition и др.): Программные станции, измеряющие внимание, рабочую память, исполнительные функции и время реакции с помощью стандартизированных алгоритмов и способные отправлять синхронизированные с оборудованием триггеры.
Области исследований и сферы применения
Прикладные учебные планы, научно-исследовательские и опытно-конструкторские проекты (НИОКР), а также диссертационные исследования аспирантов, выполняемые в лаборатории, охватывают наиболее стратегические исследовательские пласты когнитивной нейронауки:
- Нейронные механизмы процессов памяти и внимания: Исследование методами спектрального анализа ЭЭГ и фНИРС того, какие области мозга работают синхронно во время обучения, припоминания и избирательного внимания.
- Нейромаркетинг и исследования восприятия: Анализ эмоциональной и когнитивной нагрузки, создаваемой визуальным дизайном, рекламным контентом или пользовательскими интерфейсами (UX) в человеческом мозге и движениях глаз, с помощью инструментов айтрекинга и биосигналов.
- Клинический когнитивный скрининг и ранняя диагностика: Выявление когнитивного замедления и аномалий мозговых волн в качестве биомаркеров при таких состояниях, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, шизофрения или синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).
- Нейромодуляция и когнитивное улучшение: Экспериментальное отслеживание постоянного или временного влияния таких методов, как tDCS, на показатели памяти и скорость обучения у здоровых людей или пациентов с когнитивным дефицитом.
Вклад в развитие студентов и индустрии
Лаборатория когнитивной нейронауки готовит студентов к будущим секторам цифрового здравоохранения, искусственного интеллекта и взаимодействия человека с компьютером, объединяя их психологическую и биологическую теоретическую базу с навыками анализа данных с помощью высоких технологий.
- Навык продвинутой обработки данных: Студенты приобретают практический опыт очистки сырых сигналов мозга от шумов (артефактов), разделения их на полосы частот (альфа, бета, тета, дельта) и дисциплины отчетности по полученным числовым данным с помощью статистических моделей.
- Широкие и дальновидные возможности трудоустройства: Выпускники, эффективно использующие устройства нейровизуализации, когнитивное программное обеспечение и методы обработки сигналов в этой лаборатории, быстро находят работу в исследовательских подразделениях больниц по неврологии и психиатрии, компаниях по исследованию нейромаркетинга и пользовательского опыта (UX), научно-исследовательских лабораториях оборонной промышленности и разработке человеко-машинного взаимодействия на базе искусственного интеллекта в качестве «специалиста по нейронаукам», «аналитика данных биосигналов», «когнитивного исследователя» или «координатора UX-исследований».
