В 1972 году окончил физический факультет
Ленинградского государственного университета им. А.А. Жданова по кафедре теории
поля и элементарных частиц. По распределению поступил стажером-исследователем в
Физико-технический институт им А.Ф. Иоффе АН СССР в лабораторию теоретической
физики. В 1974-1980 гг. — младший научный сотрудник. В 1980-1983 гг. — в
Ленинградском научно-исследовательском вычислительном центре АН СССР (ЛНИВЦ, в
настоящее время Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации —
СПИИАН): старший научный сотрудник-ученый секретарь научного совета по физике
твердого тела Междуведомственного координационного совета АН СССР в Ленинграде.
С 1979 года работает в области исследования системообразования в головном мозге
человека на базе Отдела нейрофизиологии человека Научно-исследовательского
института экспериментальной медицины. Полученные результаты позволили в 1983
году организовать в ЛИИАН лабораторию моделирования механизмов деятельности
мозга, которая в 1987 году переведена в Институт эволюционной физиологии и
биохимии им И.М.Сеченова АН СССР. В 1989 году в связи с приобретением
позитронно-эмиссионного томографа лаборатория была преобразована в лабораторию
позитронно-эмиссионной томографии и начаты работы по радионуклидным
исследованиям функциональной динамики процессов в головном мозге человека. В
1990 году в связи с организацией Института мозга человека АН СССР назначен
директором Института, в этой должности был до 2017 года. В настоящее время — главный
научный сотрудник лаборатории нейровизуализации Института.
Член-корреспондент c 1997 года, академик
РАН c 2016 года — Отделение физиологических наук.
Специалист в области нейро- и
психофизиологии.
Основные научные результаты С.В. Медведевым
получены при исследовании мозгового обеспечения высших психических функций у
здорового и больного человека. При исследовании импульсной активности нейронных
популяция мозга человека показано, что обеспечение деятельности производится
распределенной в пространстве и принципиально динамичной во времени системой, с
различием вклада коры и глубоких структур. В результате ПЭТ и фМРТ-исследований
были картированы и установлены свойства совместной работы звеньев таких систем
обеспечения внимания, речи, обобщения, творчества, лжи и других функций.
Результаты ПЭТ исследований состояния оперативного покоя предвосхитили развитие
целого направления современной нейровизуализации по изучению спонтанной активности
мозга.
Показана роль механизма детекции ошибок
в клинике обсессивно-компульсивного синдрома и дано объяснение эффективности их
хирургического лечения. На основе его работ созданы методы лечения афазий с
помощью прямой электрической стимуляции. Предложен и обоснован метод лечения
больных с нарушением сознания с помощью снижения патологической афферентации.
Разработаны методы ПЭТ анализа опухолей мозга, на основе чего радикально
увеличились продолжительность и качество жизни больных.
Работая в рамках системного
полиметодического подхода, С.В. Медведев исследовал системные механизмы работы
мозга при выполнении как стереотипной, так и нестереотипной, и в том числе,
мыслительной деятельности. Многолетний опыт изучения динамики импульсной
активности нейронов позволил поставить и исследовать вопрос о значении, месте и
организации системной работы нервных клеток как элементарных функциональных
элементах системы при обеспечении нестереотипной деятельности и мозговых
механизмах динамичности этих систем. Сформулирована концепция об обеспечении
нежестко запрограммированных видов деятельности распределенной в пространстве и
принципиально динамической во времени системой, динамичность которой отражает
фундаментальные свойства работы мозга.
В 1989 г. в связи с приобретением первого
в стране позитронно-эмиссионного томографа (ПЭТ) С.В. Медведев организует и
развивает новое направление в отечественной нейро- и психофизиологии,
основанное на применении ПЭТ- метода, позволяющего проводить прижизненную
оценку структурно-функциональной организации и деятельности головного мозга
человека. С этого времени его исследования направлены на изучение принципов и
механизмов организации мозговых систем обеспечения высших психических функций:
внимания, восприятия, речи, памяти, ассоциативно-мыслительной деятельности и
когнитивной деятельности у здорового и больного человека, а также применение
полученных результатов в клинике.
Результаты исследований важны для теории
физиологии и нейрофизиологии человека, а также для разработки новых методов
диагностики и лечения и их использования в практической медицине. Используя
возможности высоких технологий, связанных с современными методами визуализации
(ПЭТ, МРТ, КТ), С.В. Медведеву удалось
получить новые исключительно важные данные в области нейрофизиологии мышления.
В частности, им показано, что мышление обусловлено деятельностью динамической
корково-подкорковой системы, распределенной в пространстве мозга и изменчивой
во времени с принципиальным различием вклада коры и глубоких структур. Обнаруженные
перестройки этой системы, не обусловленные внешними факторами, рассматриваются
как один из важных адаптивных и защитных механизмов мозга. Получены
существенные результаты в изучении мозговых механизмов обеспечения речи,
творчества, внимания.
Картирована мозговая система обеспечения
речи. Результаты дополняют существующие представления о принципах
структурно-функциональной организации и о корковых механизмах речевой
деятельности с выявлением звеньев систем ее обеспечения не только в зонах Брока
и Вернике, но и в соматосенсорной и моторной коре. Эти результаты
экспериментально показали относительность представлений о локализации мозгового
обеспечения различных видов деятельности и ошибочность холистических
представлений о вовлечении всего мозга в обеспечение достаточно сложных видов
деятельности, а так же позволили разработать принципиально новый метод лечения
афазий, заключающийся в направленном изменении систем обеспечения речи.
Обнаружены системные нейронные корреляты обобщения, обработки отдельно
грамматических и смысловых характеристик фразы, счета, краткосрочной и
долгосрочной памяти, эмоций. Показано, что реакция нейронных популяций,
глубоких структур мозга, носит в основном возбудительный характер (увеличение
текущей частоты разрядов) и мало специфична по отношению к конкретной
структуре. В отличие от этого, при выполнении мыслительной деятельности
большинство корковых нейронных популяций отвечает тормозной реакцией и только
относительно небольшая часть, специфическая для каждого конкретного вида
деятельности, реагирует увеличением текущей частоты разрядов. Это отражает
различные принципы обеспечения мыслительной деятельности корой и глубокими
структурами. Показано, что определенные отделы области Брока, которая
традиционно ассоциируется с речью, отражают и общемозговые процессы, связанные
с концентрацией внимания, осуществлением контроля поведения и т.д. В то же
самое время, другие отделы области Брока взаимодействуют с речевыми областями
височной коры обоих полушарий для поиска лингвистически корректной формы
порождаемого слова. Таким образом, впервые на материале русского языка
установлено, что область Брока содержит элементы как минимум двух мозговых
систем, одинаково важных для обеспечения процессов генерации речи, что является
существенным вкладом в развитие представлений о нейрофизиологии речи.
Особое внимание уделяется развитию и
внедрению новых высокотехнологичных нейровизуализационных методов (ПЭТ, МРТ,
ПЭТ-КТ), а также разработке новых методов анализа ПЭТ-изображений,
сформулированы представления об особенностях организации мозговой системы
детекции ошибок у пациентов с обсессивно-компульсивными расстройствами (ОКР).
Предложен нейрофизиологический механизм, объясняющий эффективность
психохирургических вмешательств на основе концепции о динамике активности
механизма детекции ошибок в условиях болезни. Разработаны: новый способ
первичной диагностики опухолей головного мозга; метод ПЭТ диагностики степени
злокачественности опухолей; методы и подходы для проведения дифференциального
диагноза между опухолями и неопухолевыми очаговыми изменениями головного мозга;
новые способы диагностики и лечения хронических, резистентных к обычной терапии
заболеваний ЦНС у пациентов с симптомами поражений ЦНС, ассоциированных с
хламидийной инфекцией.
В результате исследования
нейрофизиологических механизмов селективного и неосознанного внимания были
существенно дополнены представления о их базисных механизмах, определены
области мозга обеспечивающие эту деятельность, показана латерализация мозгового
обеспечения внимания в зависимости от его направленности.
Новым этапом в изучении мозговых
механизмов творческой деятельности являются проводимые под его руководством
исследования пространственно - временной организации творческого мышления
человека по изменениям нейрофизиологических коррелят отдельных параметров
вербальной и невербальной творческой деятельности (беглости, гибкости и
оригинальности). На основе полученных фактов сделано предположение о том, что
успешность или неуспешность решения разных типов творческих задач у высоко- и
низкокреативных испытуемых связана с различными функциональными состояниями
коры головного мозга.
На основании многолетних исследований
сформулированы представления об особенностях организации мозговой системы
детекции ошибок у пациентов с обсессивно-компульсивными расстройствами (ОКР).
Предложен нейрофизиологический механизм, объясняющий эффективность психохирургических
вмешательств на основе концепции о динамике детектора ошибок в условиях
болезни. Показано, что структура-мишень при стереотаксических операциях при ОКР
уже не несёт обычных функций, что объясняет отсутствие побочных явлений после
операции. Исследованы мозговые механизмы обеспечения лжи.
Исследованы механизмы восстановления
больных в вегетативном состоянии. Получены оригинальные данные, указывающие на
то, что повышение коммуникативной активности у больных, находящихся в
длительном бессознательном состоянии (ДБС) при эффективной коррекции
маломанифестных инфекций и генерализованной мышечной спастичности
сопровождается уменьшением демиелинизирующего процесса в ЦНС. Впервые показано,
что иммунные маркеры воспалительной демиелинизации в ликворе регрессируют
раньше при комплексной коррекции этих двух патологических процессов.
Внесен вклад в практическую медицину
(нейрохирургию, неврологию) — на основе его работ созданы методы лечения
посттравматических и постишемических афазий с помощью прямой электрической и
магнитной стимуляций, метод лечения тяжелых травматических поражений спинного
мозга с помощью прямой электрической стимуляции через введенные в него
электроды. Разработаны: новые методы анализа результатов ПЭТ исследований; новый
способ первичной диагностики опухолей головного мозга; метод ПЭТ диагностики
степени злокачественности опухолей; методы и подходы для проведения
дифференциального диагноза между опухолями и неопухолевыми очаговыми
изменениями головного мозга; выявлена высокая частота нарушений метаболизма
глюкозы в височной коре у детей с задержкой психомоторного и речевого развития
даже при отсутствии грубого анатомо-морфологического поражения мозга; разработан
способ лечения больных с длительными нарушениями сознания посредством
применения ботулинотерапии (в/м инъекции ксеомина), приводящей не только к
редукции генерализованной мышечной спастики и болевого синдрома, но и к
восстановлению высших психических функций; разработаны новые способы
диагностики и лечения хронических, резистентных к обычной терапии заболеваний
ЦНС у пациентов с симптомами поражений ЦНС, ассоциированных с хламидийной
инфекцией.
Им подготовлено 8 кандидатов наук.
Является автором 391 научной публикации
(в том числе, автором 6 монографий, кроме того, под его редакцией и авторском
участии вышли 3 монографии, соавтор 2 патентов).
Член редколлегии журнала «Физиология
человека»; редколлегии журнала «Журнал высшей нервной деятельности им.
И.П.Павлова»; журнала «Лучевая диагностика и терапия»; член редколлегии
научно-практического рецензируемого журнала «Нейроиммунология».
Член Бюро Отделения физиологических
наук, соруководитель тематики научных исследований ОФН РАН «Высшая нервная
деятельность, нейрофизиология и физиология когнитивных функций». Председатель
Комиссии по вручению Золотой медали РАН им. В.М. Бехтерева.
Член Американского физиологического
общества, член Британского физиологического общества, член Международной
организации психофизиологов (IOP).
Награжден медалью ордена «За заслуги
перед Отечеством» II ст.
Удостоен Золотой медали РАН им. В.М.
Бехтерева за цикл работ «Функциональная организация мышления», премии им. И.П.
Павлова Правительства Санкт-Петербурга за выдающиеся научные результаты в
области науки и техники в номинации физиология и медицина.