Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (НИЛ «Эргономика сложных систем», заведующий)
Санкт-Петербург, г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Россия
УДК 159.9 Психология
Статья посвящена анализу вклада профессора Юрия Евгеньевича Шелепина – выдающегося российского нейрофизиолога, лауреата Премии им. А.А. Ухтомского РАН (2021) – в исследование механизмов зрительного восприятия. На основе систематизации ключевых направлений его научной деятельности (нейроиконика, организация нейронных сетей, визоконтрастометрия) показано формирование новых парадигм в физиологии зрения. Особое внимание уделено методологическим инновациям и их прикладному значению в офтальмологии, неврологии и нейроэргономике.
Шелепин Ю.Е., визоконтрастометрия, нейрофизиология зрения, нейроиконика, ориентационно-оппонентные нейроны, эргономика
Легенда отечественной когнитивной науки
30 января 2025 года исполнилось 80 лет Юрию Евгеньевичу Шелепину – выдающемуся российскому нейрофизиологу, чьи исследования зрительных функций мозга получили мировое признание и служат основой современной редакции когнитивной эргономики. Его научный путь, начался в далеком 1969 году в стенах Института физиологии им. И.П. Павлова РАН (Санкт-Петербург) и продолжает активно развиваться и сегодня, в 2025 году, что подтверждается его последними публикациями в ведущих научных журналах [1–3] и выступлениями на международных конференциях и симпозиумах [4, 5]. Юбилей профессора – это повод осмыслить научный вклад ученого, чьи открытия во многом перевернули наши представления о работе зрительной системы человека. Присуждение Ю.Е. Шелепину Премии имени А.А. Ухтомского РАН в 2021 году за цикл работ «Нейрофизиология зрения в целенаправленной деятельности человека» [6–11] стало признанием исключительной значимости его исследований. Настоящая статья призвана привлечь внимание эргономического сообщества к основным достижениям ученого и их научно-практическому значению.
Краткие факты научной биографии и организационная деятельность
Юрий Евгеньевич Шелепин родился 30 января 1945 года в Ростове-на-Дону. Интерес к научной деятельности проявился у него довольно рано. Уже в старших классах школы он работал в НИС-2 лаборатории технологии машиностроения Львовского политехнического института, а после окончания средней школы окончательно связал свою судьбу с медициной и физиологией. В 1963 году поступил во Львовский государственный медицинский институт, где все годы учебы занимался научной работой. В 1969 году Ю.Е. Шелепин окончил медицинский институт и решением Ученого совета был рекомендован в аспирантуру Института физиологии им. И.П. Павлова РАН для дальнейшей научной работы. В аспирантуру поступил к профессору В.Д. Глезеру в лабораторию физиологии зрения, где и работает по настоящее время, пройдя все ступени научного роста от младшего научного сотрудника до ведущего ученого. Кандидатскую диссертацию защитил в 1975 году, а в 1987 – докторскую. В 2000 году получил звание профессора.
Большое влияние на его развитие и становление как ученого оказала совместная работа с выдающимися учеными в области физиологии, профессорами В.Д. Глезером, Н.Н. Красильниковым (Университет ГУАП), В.В. Волковым (ВМедА), И.И. Цуккерманом (Институт телевидения). В рамках совместных работ Ю.Е. Шелепин работал в ведущих лабораториях многих зарубежных стран. В Финляндии им с Ю. Хювяриненом создана функциональная карта теменной коры; в Кембридже, в Англии совместно с членами Королевского общества Ф. Кемпбеллом и с Х. Барлоу проведены исследования функциональных возможностей фовеолярного зрения и физиологических механизмов восприятия сложных сцен.
В 1988 году он возглавил лабораторию физиологии зрения ИПФ РАН, а с 2009 года руководит Отделом сенсорных систем Института, координируя работу десяти лабораторий. Под его руководством лаборатория стала мировым центром по изучению зрительного восприятия. Членство в престижных международных научных обществах (Международное общество оптической инженерии SPIE, Общество нейронаук, Нью-Йоркская Академия наук и многолетнее плодотворное сотрудничество с кафедрой физиологии Кембриджского университета (Великобритания) свидетельствуют о международном признании его трудов, опубликованных в авторитетных научных журналах SPIE, IEEE, Neuroscience and Behavioral Physiology [12–15]. Член редколлегий журналов «Оптический журнал», «Экспериментальная психология», «Сенсорные системы». Ю.Е. Шелепин является членом Санкт-Петербургского отделения научного совета РАН по методологии искусственного интеллекта и когнитивных исследований при Президиуме РАН [16].
Основные направления научной деятельности и достижения
Исследования Ю.Е. Шелепина легли в фундамент современной нейрофизиологии зрения. Им открыты и описаны ориентационно-оппонентные нейронные системы в зрительной коре, ответственные за фундаментальную способность мозга распознавать форму и контуры объектов. Это открытие объясняет базовые механизмы анализа визуальной сцены [17, 18].
Его исследования выявили организацию симметричных рецептивных полей нейронов в экстрастриарной (ассоциативной) коре. Эти поля формируют целостную картину мира, интегрируя информацию от разных участков сетчатки в единое перцептивное поле [19].
Профессор Шелепин впервые в мире построил детальную карту функциональной организации нейронных сетей теменной коры. Эта карта раскрывает, как мозг связывает зрительное восприятие пространства с планированием и организацией движений (зрительно-моторная координация) [20–22], что важно при создании человеко-машинных интерфейсов.
Юрий Евгеньевич установил ключевые характеристики внутреннего шума зрительной системы, доказав, что его уровень и свойства являются важнейшим маркером функционального состояния мозга. Это открытие имеет огромное значение для диагностики неврологических и офтальмологических патологий. Практическим воплощением этой работы стала разработанная им методика визоконтрастометрии, ставшая золотым стандартом в клинической офтальмологии для оценки контрастной чувствительности зрения. Метод внедрен в практику офтальмологических центров Санкт-Петербурга и Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова [23–25].
Профессор Ю.Е. Шелепин является пионером и одним из ведущих мировых специалистов в области нейроиконики – науки, изучающей, как мозг «читает» зрительную сцену: классифицирует объекты, выделяет фигуру из фона, оценивает пространственные отношения и определяет зрительную работоспособность (офтальмо эргономика). Его монография «Введение в нейроиконику» (2017) стала настольной книгой для исследователей в этой области [9].
Исследуя обработку изображений в зрительной системе, Юрий Евгеньевич углубился в изучение высших когнитивных функций: как на основе визуальной информации мозг классифицирует объекты, принимает решения и прогнозирует возможные последствия действий. Эти работы находятся на стыке физиологии, психологии и искусственного интеллекта [26].
Современные исследования (2020–2024 гг.) Ю.Е. Шелепина и его коллег фокусируются на изучении нейронных сетей при распознавании образов, их реорганизации при достижении порога узнавания фрагментированных изображений [27]; анализе глазодвигательной активности у детей при чтении текстов [28]; разработке моделей на основе генеративных нейросетей для изучения восприятия в зашумленных средах [2].
Научная школа и признание
Юрий Евгеньевич ведет многолетнюю активную преподавательскую и научно-методическую деятельность в ведущих вузах Санкт-Петербурга. Им создан специализированный курс лекций по физиологии зрения для слушателей ВМедА, который теперь читают его ученики и последователи. Разработан курс лекций по физиологии сенсорных систем и физиологии когнитивных процессов «Нейроиконика», который вошел в программы обучения СПбГУ и Университета ИТМО.
Практическая реализация физиологических исследований юбиляра проявилась, в создании и развитии лаборатории офтальмоэргономики в ВМедА, создании лабораторий виртуальной реальности в Университете ИТМО, Университете ГУАП. В лаборатории создана уникальная экспериментальная база, развивается прекрасный творческий коллектив ученых.
Юрий Евгеньевич является членом Ученого и диссертационного Советов Института физиологии им. И.П. Павлова РАН и занимается вопросами подготовки и аттестации научных кадров.
За долгие годы работы в науке Ю.Е. Шелепиным опубликовано более 400 научных работ, 5 монографий, 15 коллективных монографий, получено 20 российских и зарубежных патентов на изобретения, подготовлено 8 кандидатов и 6 докторов наук. Деятельность Юрия Евгеньевича отмечена медалями «За трудовое отличие», «Ветеран труда», золотыми медалями ВДНХ, медалью им. С.И. Вавилова. В 2021 году юбиляр был отмечен премией РАН им. А.А. Ухтомского.
Заключение
Научное наследие профессора Ю.Е. Шелепина сформировало новые стандарты в изучении зрительного восприятия. Его открытия в области нейронной организации коры, теория внутреннего шума и методы нейроиконики создали основу для междисциплинарных исследований на стыке нейронаук, ИИ, клинической медицины и эргономики. Работы 2020-х годов подтверждают устойчивую динамику его научной школы в изучении когнитивно-зрительных интерфейсов. Дальнейшее развитие его идей перспективно в контексте биоинспирированного искусственного интеллекта и нейроморфных вычислений.
В год 80-летия Юрия Евгеньевича редакция и редколлегия Эргодизайн, коллеги и ученики выражают ему глубокую признательность за прекрасные человеческие качества, многолетнюю самоотверженную преданность науке, неугасаемую исследовательскую активность и вдохновляющий пример служения науке. От всей души желаем крепкого здоровья, творческого горения и новых научных свершений!
1. Shelepin K.Yu., Shelepin Yu.E. Rearrangement of the Activity of Neural Networks in the Human Brain on Reaching the Recognition Threshold for Fragmented Images. Neuroscience and Behavioral Physiology. 2021;51:229–237. DOIhttps://doi.org/10.1007/s11055-021-01061-x.
2. Малахова К.Ю., Шелепин К.Ю., Шелепин Ю.Е. Обнаружение и распознавание изображений в условиях помехи // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 8. С. 60–74. DOIhttps://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-08-60-74. EDN EVFXQI.
3. Шелепин Ю.Е., Шелепин Е.Ю., Бондарко В.М. и др. Структурно-функциональная организация зрительной системы в обеспечении целенаправленной деятельности // Успехи физиологических наук, Российская академия наук. 2024. Том 55. № 3. C. 3–21. DOIhttps://doi.org/10.31857/S0301179824030017. EDN BCBSFY.
4. Жукова О.В., Васильев П.П., Князева М.В. и др. ФМРТ-исследование особенностей конструктивного взаимодействия собеседников в процессе совместного поиска цели. Сборник тезисов XXIV съезда физиологического общества им. И. П. Павлова. Санкт-Петербург, 2023. С. 585–586. EDN QNYQJW.
5. Моисеенко Г.А., Коскин С.А., Пронин С.В. и др. Способ объективного измерения остроты зрения методом когнитивных ВП // Интегративная физиология. Всероссийская конференция с международным участием. Тезисы докладов. Санкт-Петербург, 2023. С. 67. EDN SWBJCI.
6. Премия имени А.А. Ухтомского. Список награжденных 2021 года. Шелепин Юрий Евгеньевич за цикл работ «Нейрофизиология зрения в целенаправленной деятельности человека. URL: https://www.ras.ru/about/awards/awdlist.aspx?awdid=120 (дата обращения 25.08.2025).
7. Shelepin Yu.E., Chu N.N., Glasman K. IEEE Brain Initiative 2017 Challenges: Brain Data Bank Visualization. IEEE Consumer Electronics Magazine. 2018;7(2):6–11. DOIhttps://doi.org/10.1109/MCE.2017.2776442.
8. Даниличев С.Н., Пронин С.В., Шелепин Ю.Е. и др. Оптические и психофизические исследования зрительной системы космонавтов до и после длительных орбитальных полетов // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 11. С. 21–28. DOIhttps://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-11-21-28.EDN TIVZZU.
9. Шелепин Ю.Е. Нейроиконика. СПб: Троицкий мост, 2017. ISBN 978-5-6040327-1-8. 350 с.
10. Шелепин К.Ю., Шелепин Ю.Е. Перестройка активности нейронных сетей головного мозга человека при достижении порога распознавания фрагментированных изображений // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2020. Т. 106. № 4. С. 504–520. DOIhttps://doi.org/10.31857/S086981392004007X. EDN EOARBB.
11. Нестеров В.К., Тибилов А.С., Шелепин Ю.Е. Сравнение характеристик поля зрительных рецепторов и матриц фотоэлектрических приемников при предельно низких освещенностях // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 7. С. 61–69. EDN KVZZXF.
12. Vakhrameeva O.A., Shelepin Yu.E., Pronin S.V., Mezentsev A.Yu. Studies of the perception of incomplete outline images of different sizes. Neuroscience and Behavioral Physiology. 2009;39(9):841-849. DOIhttps://doi.org/10.1007/s11055-009-9209-4. EDN MWSBCJ.
13. Shelepin Yu.E., Chikhman V.N., Foreman N. Analysis of the studies of the perception of fragmented images: global description and perception using local features. Neuroscience and Behavioral Physiology. 2009;39(6):569-580. DOIhttps://doi.org/10.1007/s11055-009-9171-1. EDN LLXSZL.
14. Chikhman V.N., Shelepin Y.E., Foreman N., Pacemore P. Perception of fragmented images of three-dimensional objects as the observation angle changes. Neuroscience and Behavioral Physiology. 2010;40(5):565-572. DOIhttps://doi.org/10.1007/s11055-010-9300-x. EDN MXMSXB.
15. Shoshina I., Perevozchikova I., Shelepin Y., Pronin S. Evidence of magnocellular and parvocellular pathways impairment in the initial and advanced stages of schizophrenia. Perception. 2011;5:122.
16. Сергеев С.Ф. Санкт-Петербургское отделение Научного совета по методологии искусственного интеллекта и когнитивных исследований РАН в 2020 году // Философские науки. 2021. № 64(1). С. 149–154. DOIhttps://doi.org/10.30727/0235-1188-2021-64-1-149-154. EDN XLEMRO.
17. Шелепин Ю.Е., Чихман В.Н., Фореман Н. Анализ исследований восприятия фрагментированных изображений – целостное восприятие и восприятие по информативным признакам // Российский физиологический журнал. 2008. Т. 94. Вып. 7. С. 758–776. DOIhttps://doi.org/10.1007/s11055-009-9171-1. EDN KUTDCZ.
18. Шелепин К.Ю., Пронин С.В., Шелепин Ю.Е. Распознавание фрагментированных изображений и возникновение «инсайта» // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 10. С. 70–78. DOIhttps://doi.org/10.1364/JOT.82.000700. EDN WLYFBB.
19. Шелепин Ю.Е., Луцив В.Р., Коротаев В.В. Оптические технологии и зрительная картина мира: иконика и нейроиконика // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 8. С. 3–7. DOIhttps://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-08-03-07. EDN KGFPIL
20. Shelepin Yu.E., Harauzov A.K., Pronin S.V., Chikhman V.N., Fokin V.A. Location of the decision-making centre during image shape perception // Doklady Biological Sciences. 2009;429(1):511-513. DOIhttps://doi.org/10.1134/S001249660906009X. EDN MWUCET.
21. Шелепин Ю.Е., Фокин В.А., Хараузов А.К. и др. Где и как во фронтальной коре осуществляется принятие решений о форме изображений? / Современная экспериментальная психология/ Александров Ю.И., Барабанщиков В.А. и др. и др. в 2-х томах. Московский городской психолого-педагогический университет; Институт психологии РАН. Москва, 2011. С. 529–549. EDN WBTQYR.
22. Антипов В.Н., Вахрамеева О.А., Галимуллин Д.З. и др. Экспериментальное изучение 3D-восприятия образов плоскостных изображений. Экспериментальный метод в структуре психологического знания. Сер. «Интеграция академической и университетской психологии». Отв. ред. В.А. Барабанщиков; Ред. колл.: Ю.И. Александров, В.М. Аллахвердов, М.М. Безруких, Б.М. Величковский, А.Н. Гусев, А.А. Демилов (отв. секретарь); М.: Институт психологии Российской академии наук; Московский городской психолого-педагогический университет, 2012. С. 187–194. EDN SLAUCN.
23. Хараузов А.К., Шелепин Ю.Е., Пронин С.В. и др. Сравнительные электрофизиологические и психофизические измерения пространственной зрительной системы в условиях помехи // Оптический журнал. 1999. Т. 66. № 10. С. 46–51.
24. Шелепин Ю.Е., Хараузов А.К., Красильников Н.Н. и др. Электрофизиологические исследования пространственно-частотных характеристик зрения человека в условиях помехи // Физиология человека. 1999. Т. 25. № 1. C. 33–43.
25. Коскин С.А., Шелепин Ю.Е. Пространственно-частотный подход в визометрии // Российский общенациональный офтальмологический форум. 2015. Т. 2. С. 816–819. EDN YULEDZ.
26. Моисеенко Г.А., Шелепин Ю.Е., Хараузов А.К. и др. Классификация и распознавание изображений живой и неживой природы // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 10. С. 53–64. EDN WLYFAH.
27. Шошина И.И., Шелепин Ю.Е., Конкина С.А. и др. Механизмы глобального и локального анализа и нарушение процесса опознания фрагментированных изображений. Седьмая международная конференция по когнитивной науке. Тезисы докладов. Отв. ред.: Ю.И. Александров, К.В. Анохин. 2016. С. 643–644. EDN WGYXOZ.
28. Защиринская О.В., Скуратова К.А., Шелепин Ю.Е. Специфика глазодвигательной активности детей при чтении // Сибирский психологический журнал. 2019. № 73: С.141–158. DOIhttps://doi.org/10.17223/17267080/73/9. EDN OLYQGZ.
