Когнитивные исследования

Когнитивные исследования — междисциплинарное научное направление, которое открывает невероятные перспективы для расширения знаний о развитии психики, интеллекте и поведении, а, главное, позволяют узнать больше о тех способностях, которые скрыты в каждом из нас.

Современные когнитивные исследования включают в себя такие области знаний, как психология, нейрофизиология, генетика, лингвистика, социология, философия, искусственный интеллект и большие данные.

Многогранность когнитивной науки объясняется сложностью объекта ее исследований — психики человека. Для этого исследователями используются психофизиологические (изучающие головной мозг и нервную систему) и психометрические (исследующие способности и поведение) методы. Исследователей-когнитивистов интересуют такие процессы как восприятие, внимание, память, речь, мышление. 

К наиболее актуальным задачам когнитивной науки относятся изучение познавательных и языковых способностей человека в разном возрасте и в разных условиях, возможностей их развития и разработка научных основ для эффективного обучения.

В рамках конкурса школьники могут разработать проекты, например, по созданию научно обоснованных психологических методик, экспериментов по изучению психофизиологических особенностей восприятия информации, а также изучить эффективность передачи знаний.

1. На одной волне музыки: межличностная и сенсомоторная синхронизация между музыкантами в дуэте
2. CogniFit — система оценки когнитивных функций
3. Способы дистанционного мониторинга психофизиологического состояния человека
4. Разработка методики развития базовых когнитивных функций с применением современных технологий
5. Нейрофизиологические корреляты распределения внимания актера при воплощении в художественный образ

Описание проектов
(проекты могут быть изменены и дополнены)

1. На одной волне музыки: межличностная и сенсомоторная синхронизация между музыкантами в дуэте

Руководитель проекта: Воднева А.Р.

Аннотация: Человеку, как социальному существу, присуща способность настраиваться на других участников взаимодействия. Такая сонастройка называется межличностной синхронизацией и связана с успешным выполнением общей задачи, разделёнными эмоциями, чувством единства, нейроэффективностью.  В музыкальном дуэте, как и в любом музыкальном ансабле, крайне важным становится подобная сонастройка.
В ходе работы над проектом школьники познакомятся с основами теории музыки и композиции, статистики и психологии, освоят работу  в программах  для обработки звука и научатся  оценке межличностной синхронизации на поведенческом уровне.

Целью данного исследования является попытка определить границу между межличностной и сенсомоторной синхронизацией среди музыкантов в дуэтах, а также выявить, какие характеристики музыкантов или произведения влияют на эти процессы для дальнейшего улучшения репетиционного процесса и непосредственно выступлений.

На первом этапе исследования в промежуток 1-12 июня 2023 года будет произведена аудио- и видеозапись дуэтов музыкантов. Итоговое количество дуэтов будет определено по результатам рекрутинга участников (2-10 дуэтов). На втором этапе в июле 2023 года будет проходить анкетирование участников исследования для оценки индивидуальных характеристик, анализ стимульного произведения, анализ данных сенсомоторной и межличностной синхронизации.

Полученные в ходе исследования данные позволят выявить взаимосвязь между индивидуальными характеристиками музыкантов, характеристиками произведения и параметром невербальной межличностной синхронизации. Данные результаты можно будет использовать для оптимизации репетиционного процесса. Кроме того, они углубят научное понимание различий между сенсомоторной и межличностной синхронизацией. Участники смены смогут принять участие в публикации результатов исследования под руководством команды проекта или получить поддержку в презентации результатов на школьных конференциях и конкурсах. В дальнейшем возможно изучение динамики сенсомоторной и межличностной синхронизации не только в парах, но и в группах: квартет, камерный оркестр, оркестр.

Результаты данного исследования положат начало совмещенным исследованиям межличностной и сенсомотороной синхронизации музыкантов, а также смогут быть использованы при разработке практических рекомендаций по формированию музыкальных коллективов, репетиционного процесса, системы диагностики индивидуального темпа музыкантов, приложений и устройств, улучшающих синхронизацию между музыкантами.

Партнеры проекта: Университет «Сириус», Санкт-Петербургская академическая филармония имени Д.Д.Шостаковича

2. CogniFit — система оценки когнитивных функций

Руководитель проекта: Зуева В.С.

Аннотация: В рамках проекта планируется разработка системы для оценки когнитивных функций человека, таких как внимание, память, мышление, планирование и т.д. посредством айтрекинга (отслеживание движения взгляда). Участники проекта изучат метод айтрекинга и основы психофизиологических исследований, используя интегративную платформу «Нейробюро», познакомятся с основами когнитивной психологии. 

Для реализации проекта планируется использовать современные технологии и инструменты, такие как искусственный интеллект и генеративные модели для создания изображений при помощи алгоритмов Stable Diffusion и Midjourney для разработки стимульного материала. Также планируется использовать модель обработки языка ChatGPT для анализа данных и результатов исследований.

Работа будет включать следующие этапы:

– Знакомство с методом айтрекинга и основными когнитивными процессами. Лекционный материал позволит погрузиться в тематику, а практические работы покажут возможности и ограничения метода.
– Создание изображений для диагностики когнитивного статуса человека при помощи инструментов AI, таких как Stable Diffusion и Midjourney. Участники проекта будут работать в команде, обсуждая идеи и концепции изображений, дорабатывая их под исследовательские задачи.
– Проведение оценки преимуществ и ограничений создаваемой методики, ее практической значимости. Разработка требований для стандартизации методики, в том числе определить объем выборки.
– Создание прототипа комплекса CogniFit. Проведение исследования/фокус-групп для тестирования изображений на соответствие исследовательским задачам. Анализ полученных данных айтрекинга при помощи статистики и модели ChatGPT.
– Создание финальной версии методики на базе интегративной платформы «Нейробюро». 
– Стандартизация методики и создание алгоритма для автоматической обработки данных методики. Тестирование и оценка эффективности методики, ее применимости и практической значимости.

В ходе проекта участники приобретут навыки работы с современными технологиями и инструментами, а также научатся проводить научные исследования и анализировать полученные результаты.

Партнер проекта: ООО «Нейроиконика»

3. Способы дистанционного мониторинга психофизиологического состояния человека

Руководитель проекта: Лебедева С.А.

Аннотация: В рамках проекта планируется изучение существующих методов оценки психологического и психофизиологического состояния человека, работающего в экстремальных условиях жизнедеятельности (космонавты, лётчики, подводники, исследователи на полярной станции или в модельных экспериментах, имитирующих космический полёт). Какие функциональные состояния человека наиболее часто встречаются и как они могут повлиять на профессиональную деятельность? Мы учтём опыт проведённых в ИМБП РАН длительных экспериментов в условиях «невесомости» (стенд «сухая» иммерсия) и изоляционных экспериментов, в которых испытатели, реализуя сценарий полёта и высадки на Луну, находились под пристальным контролем международной команды исследователей.

Участники проекта смогут прикоснуться к передовым техникам, позволяющим психологам и медикам, не отвлекая человека от привычной работы, определить, готов ли он к выполнению сложных задач и как он будет взаимодействовать с коллегами. Совместно с ведущими научными сотрудниками ИМБП РАН мы изучим и опробуем на себе методы аудио- и видео- анализа, актиграфии, когнитивного и психологического тестирования. Участники проекта получат возможность присоединиться к коллективу учёных и даже предложить свои способы изучения психофизиологического состояния испытателей в изоляционном эксперименте SIRIUS-23, имитирующих годовой космический полёт с высадкой на Луну.

Партнер проекта: Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем Российской академии наук

4. Разработка методики развития базовых когнитивных функций с применением современных технологий

Руководитель проекта: Левкович К.М.

Аннотация: В рамках проекта участники познакомятся с современными технологиями развития когнитивных способностей и актуальными проблемами в этой сфере. Будет исследован вопрос о том, как с помощью простых тренировок базовых свойств восприятия и внимания можно улучшить более высокоуровневые процессы, например, связанные с речевыми функциями. Потенциальным фокусом программы может стать процесс мультисенсорной интеграции – процесс объединения информации, поступающей по различным каналам (например, из зрительной и слуховой систем) в единый целостный образ восприятия (Stein et al., 2009).

Речь — это важнейшая составляющая нашей жизни. Имеются научные данные о том, что эффективность освоения речи зависит от того, как хорошо развита мультисенсорная интеграция (Foxe et al., 2020; Stevenson et al., 2014). Ее нарушение приводит к ухудшению восприятия речи (Foxe et al., 2020) и к нарушению усвоения навыка чтения (Hanh et al., 2014). И наоборот, мультисенсорная тренировка приводит к улучшению восприятия речи, развитие навыков чтения и письма (для обзора, см. Yuzaidei et al., 2018). Такой вид тренировки является наиболее эффективным по сравнению с классическими подходами (например, чтение вслух) (Ho et al., 2009). Нарушение внимания также может быть следствием нарушения процесса мультисенсорной интеграции (для обзора, см. Peters et al., 2019), сложности переключения внимания между различными каналами восприятия (Harrar et al., 2014) могут также приводить к проблемам в речи и чтении.

Несмотря на большое количество методик, направленных на улучшение навыка чтения, грамотности и когнитивных способностей в целом, эффективность большей части из них не доказана, существует проблема генерализации, то есть переноса полученного навыка в жизнь. Внедрение в эту сферу современных технологий, включая айтрекинг, представляется перспективным направлением, однако в настоящее время их практическое применение еще весьма ограничено. В то время как эффективность ай-трекинга доказана устойчивостью результатов на разных выборках (Duncan et al., 2020), и он может использоваться как дополнительный метод диагностики и оценки результатов обучения (Bradshow et al., 2019), так и как самостоятельное обучающее средство (Chan et al., 2022).

Партнеры проекта: Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук, Университет «Сириус»

5. Нейрофизиологические корреляты распределения внимания актера при воплощении в художественный образ

Руководитель проекта: Нефельд Е.Е.

Аннотация: Деятельность актёра театра и кино представляет собой большой интерес с точки зрения современной психологии и когнитивной науки. Ещё со времени К.С. Станиславского система развития актёрского мастерства стала учитывать многие психологические и психофизиологические особенности актёров. Одной из таких особенностей является способность удерживать внимание на параметрах художественного образа, который актёру необходимо воспроизвести. Поэтому целью данного проекта является изучение распределения внимания актёра при решении задачи воплощения художественного образа.

Участникам проекта под руководством специалистов-партнёров из Театральной школы Олега Табакова предстоит научиться выполнять простые действия для порождения художественных образов. Одновременно с этим будут фиксироваться параметры их мозговой активности с применением ближней инфракрасной спектроскопии, чтобы оценить её изменения в момент отвлечения внимания от решения основной задачи. Таким образом будет предпринята попытка рассмотреть взаимосвязь между изменением процессов в головно мозге и качеством выполнения отдельных действий по воплощению художественного образа при условии отвлечения внимания актёра.

Партнеры проекта: Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Московская театральная школа Олега Табакова при Московском театре Олега Табакова