Группа создана в 1997 г. с целью развития в Институте исследований, связанных с моделированием познавательных процессов. Основное направление работ – изучение механизмов взаимодействия сенсорных и когнитивных процессов, определяющих формирование поведения, с использованием взаимосвязанных подходов (экспериментальных методов и моделирования).

В экспериментах на обезьянах (макаках-резусах) совмещены три уровня исследования физиологических механизмов – поведенческий, нейрофизиологический и нейрохимический уровни, позволяющие изучать нейронные структуры различных областей головного мозга и выявлять их роль в зрительном восприятии и когнитивных функциях – внимании, обучении и памяти. Используются методы, позволяющие модифицировать нейронные структуры коры головного мозга обезьян с помощью фармакологических, нейротоксических или хирургических воздействий.

Установлено, что память – это не только система для формирования и хранения когнитивных структур, но и совокупность механизмов и процессов, в том числе управляющих, обусловленных избирательным вниманием, настройкой на восприятие, контекстом и биологической значимостью объектов, которые участвуют в переработке сенсорной информации. Выявлено, что система рабочей (кратковременной) памяти содержит набор нейрофизиологических механизмов, отличающихся организацией холинергических и глутаматергических структур с разными функциональными свойствами и разной локализацией в структурах коры, каждый из которых оперирует с определенным типом зрительной информации. Поле 7 теменной коры и sulcus principalis префронтальной коры включены в систему оценки пространственных отношений и механизмы долго- и кратковременной памяти. Та и другая структура участвуют в процессах синхронизации, связывающих нейроны разных областей коры в синхронизированные ансамбли, реализующие процессы рабочей памяти. В результате обработки зрительной информации при обучении формируются несколько информационных потоков, с ними оперируют разные области коры – затылочная, нижневисочная, теменная в кооперации с префронтальной. Обнаружено, что дефицит рабочей памяти у макак-резусов в модели болезни Альцгеймера, вызванной инъекцией нейротоксина p75-saporin, избирательного к холинергическим рецепторам (p75NTR) нейронов базальных ядер Мейнерта, обусловлен нарушениями сенсорной и когнитивной составляющих памяти. Степень нарушения первой из них зависит от времени после инъекции и типа зрительной информации, нарушение когнитивной составляющей, связанной с процессами принятия решений, не зависит от этих факторов. Структурная организация холинергических механизмов, обусловливающих сенсорную обработку, таким образом, отличается от таковых, реализующих принятие решений.

Результаты экспериментов используются для моделирования физиологических принципов организации сенсорных и когнитивных процессов. Разработана и совершенствуется цифровая модель адаптивной обработки изображений. Новизна ее состоит в том, что на первых этапах обработки объектов и выделения признаков участвуют когнитивные процессы. Постулируется, что процессы сегментации – начальная стадия понимания зрительных сцен, и уже на этом этапе управляющие процессы, обусловленные вниманием и априорными знаниями об объектах, настраивают адаптивные операторы обработки в зависимости от типа пространственно-яркостной структуры изображений. В модели имитируется несколько стадий обработки зрительной информации и создаются два взаимодополняющих описания исходного изображения: первое содержит контуры и границы однородных областей, второе – фрагменты с однородной интенсивностью. Для каждого типа объектов синтезируется определенный управляющий вектор, обеспечивающий адаптивную обработку. Он инициирует механизмы первичного описания и формирует структуру дальнейшей обработки – выбор обрабатывающих операторов и настройку их параметров для всех фрагментов изображения. На последнем этапе, на базе первичных описаний реализуется выделение фигуры из фона. Модель апробирована на большом количестве изображений разных классов, в том числе биологических и медицинских.