Исследования особенностей зрительного восприятия обезьян (macacamulatta) начались в лаборатории физиологии зрения в 2012 г. под руководством заведующего лабораторией Ю.Е. Шелепина. В 2016 г. было образовано самостоятельное подразделение — группа физиологии сенсорных систем приматов под руководством А.К. Хараузова.

Сотрудники группы физиологии сенсорных систем приматов.Слева направо: инж., Варовин И.А., лаб., Капаева И.В., н.с. Иванова Л.Е.,
тех., Дворецкая И.В., н.с., к.п.н., Подвигина Д.Н., с.н.с., к.б.н.,
Хараузов А.К.

В настоящее время целью исследований является изучение особенностей функционирования зрительного и слухового анализатора приматов в поведенческих и электрофизиологических экспериментах, оценка когнитивных способностей, поиск биоэлектрических маркеров различных форм измененного функционального состояния, анализ электрической активности мозга во время выполнения обезьянами зрительных пространственных тестов.

Для проведения исследований на обезьянах разработан экспериментальный комплекс, основу которого составляет компьютер с сенсорным дисплеем и автоматическая система пищевого или питьевого подкрепления. Комплекс позволяет осуществлять зрительную и слуховую стимуляцию любой сложности, регистрировать ответную реакцию в виде касания определенной области экрана и обеспечивать подкрепление в случае правильного ответа. Для анализа когнитивных вызванных потенциалов предусмотрена возможность синхронизации с системой регистрации ЭЭГ. Работа комплекса полностью автоматизирована и не требует присутствия экспериментатора рядом с животным, что повышает объективность результатов проводимых исследований.

В поведенческих экспериментах сотрудники группы проводят психофизические измерения, позволяющие оценить функциональное состояние первичных звеньев сенсорных систем приматов. В частности, измерена пороговая контрастная чувствительность зрительной системы в области низких пространственных частот, являющаяся важным диагностическим признаком различных неврологических заболеваний. Наряду с психофизическими измерениями проводятся эксперименты, направленные на изучение способности обезьян к пространственному мышлению, в задачах оценки статистических свойств тестовых изображений. Установлено, что скорость обучения новым задачам коррелирует со степенью выраженности исследовательского инстинкта, который измеряют по реакции на незнакомые предметы.

В электрофизиологических экспериментах сотрудники группы анализируют электрокортикограмму — биоэлектрический сигнал, отводимый непосредственно с поверхности коры больших полушарий мозга приматов. Постановка электродов проводится с учетом данных компьютерной и магнитно-резонансной томографии. В результате проведенных экспериментов выявлены специфические признаки в электрокортикограмме, соответствующие различным состояниям животного, таким как наркоз, сон, спокойное бодрствование, состояние эмоционального возбуждения. Изучены характеристики зрительных вызванных потенциалов на вспышку и слуховых вызванных потенциалов в парадигме выявления волны негативности рассогласования, позволяющей оценивать не только функциональное состояние слухового анализатора, но и функции непроизвольного внимания. Зарегистрированы когнитивные вызванные потенциалы и изучены изменения мощности отдельных ритмов мозга обезьяны во время решения задач различной сложности.

В перспективе планируется исследование частотно-временных характеристик нейронных связей между различными областями мозга на основе сетевого подхода, рассматривающего функционирование мозга как совокупность деятельности ряда так называемых крупномасштабных нейронных сетей. Методом фМРТ у бодрствующих обезьян будут локализованы функционально связанные области мозга, образующие крупномасштабные нейронные сети. Затем, с помощью стереотаксических операций, в обозначенные области будут вживлены микроэлектроды и проведен вейвлетный анализ электрокортикограммы, регистрируемой в покое и во время выполнения пространственных зрительных тестов.

Учитывая эволюционную, анатомическую и физиологическую близость человека и обезьяны, получаемая информация позволит проводить на макаках моделирование различных нейродегенеративных заболеваний, осуществлять испытания новых фармацевтических препаратов и других воздействий, которые в силу этических вопросов невозможно проводить на человеке.