Οι επιστήμονες εξηγούν πώς να κατανοήσουν την περίπλοκη συμπεριφορά των νευρωνικών δικτύων

Μια ομάδα επιστημόνων εξέτασε στη μονογραφία την εφαρμογή της ανάλυσης κυματιδίων στη μελέτη διαφόρων

νευροφυσιολογικά δεδομένα - από καταγραφέςτη δυναμική των μεμονωμένων νευρώνων στη συλλογική δραστηριότητα ολόκληρου του νευρωνικού δικτύου του εγκεφάλου. Η ανάλυση κυματιδίων είναι μια εναλλακτική της κλασικής φασματικής ανάλυσης, αλλά τα κυματίδια σάς επιτρέπουν να γενικεύετε δεδομένα φασματικής ανάλυσης και να εξετάζετε τη συμπεριφορά ενός νευρωνικού δικτύου ταυτόχρονα σε διαφορετικές χρονικές κλίμακες, επισημαίνοντας ό,τι είναι πιο σημαντικό και εξαλείφοντας περιττούς ρυθμούς και θόρυβο. Έτσι, οι ερευνητές έδειξαν πώς είναι δυνατόν να ρίξουμε μια νέα ματιά στη σύνθετη συμπεριφορά των νευρικών συστημάτων σε διάφορα επίπεδα: από τη μικροσκοπική δυναμική μεμονωμένων νευρικών κυττάρων, δηλαδή την ανάλυση των καταγραφών της δραστηριότητας των μεμονωμένων νευρώνων, έως τη μακροσκοπική δυναμική των παγκόσμιων νευρωνικών δικτύων του εγκεφάλου - ανάλυση ηλεκτροεγκεφαλογραφημάτων και δεδομένων μαγνητοεγκεφαλογραφίας.

Η δημιουργία της θεωρίας κυματιδίων ήταν μία από τιςτα πιο σημαντικά γεγονότα στα μαθηματικά τις τελευταίες δεκαετίες. Αυτή είναι ίσως η μόνη έννοια που έχει χρησιμοποιηθεί σε όλους σχεδόν τους τομείς της θεμελιώδης επιστήμης από τη θεωρία των στοιχειωδών σωματιδίων έως τη βιοφυσική και τη γεωφυσική. Τα κυματίδια χρησιμοποιούνται ευρέως για αναγνώριση και συμπίεση εικόνας, σύνθετη ανάλυση και σύνθεση σήματος, μελέτη τυρβωδών ροών, εξαγωγή χαρακτηριστικών από βιολογικά και ιατρικά δεδομένα κ.λπ.

Alexander Khramov, Επικεφαλής του Εργαστηρίου Νευροεπιστήμης και Γνωστικών Τεχνολογιών στο Πανεπιστήμιο Innopolis

Το βιβλίο περιλαμβάνει τα πιο πρόσφατα θέματα που είναι σχετικάγια ένα ευρύ κοινό που εργάζεται στην πειραματική και υπολογιστική νευροεπιστήμη. Η μονογραφία περιέχει 9 κεφάλαια, περιέχει μια μαθηματική εισαγωγή στην ανάλυση κύματος και μια επισκόπηση της έρευνας σε αυτό το νέο θέμα στον τομέα της νευροεπιστήμης: μικροδυναμική χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ανάλυσης της δραστηριότητας των μεμονωμένων νευρώνων χρησιμοποιώντας κύματα, υβριδικές προσεγγίσεις βασισμένες σε κύματα και μηχανή μάθηση, νευρωνική δραστηριότητα και μικροδυναμική του εγκεφάλου με επιληπτική δραστηριότητα και πολλά άλλα.

Οι επιστήμονες έγραψαν ένα βιβλίο με βάση τα αποτελέσματαδική της έρευνα σε αυτόν τον τομέα. Το 2015, δημοσιεύτηκε η πρώτη έκδοση της μονογραφίας· στη δεύτερη έκδοση, οι συγγραφείς ενημέρωσαν τις πληροφορίες, αναθεώρησαν τα υπάρχοντα κεφάλαια και έγραψαν νέα, μεταξύ άλλων με βάση την έρευνα που διεξήγαγαν στο Πανεπιστήμιο Innopolis.

«Η μονογραφία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βιβλίο γιαμη ειδικοί, μεταπτυχιακοί φοιτητές και προπτυχιακοί. Το βιβλίο είναι ένας σημαντικός πόρος για νευροφυσιολόγους, βιοφυσικούς και μαθηματικούς που είναι εξοικειωμένοι με μη γραμμικά δυναμικά συστήματα και επεξεργασία δεδομένων, καθώς και για μεταπτυχιακούς φοιτητές που ειδικεύονται σε αυτά και σε συναφείς τομείς », πρόσθεσε ο Alexander Khramov.

Διαβάστε περισσότερα

Τα ΗΑΕ δοκιμάζουν τεχνολογία τεχνητής καθίζησης σε θερμότητα 50 βαθμών

Οι φυσικοί είπαν τι θα συμβεί εάν το φεγγάρι πλησιάσει τη Γη

Η εμφάνιση χερσαίων φυτών πριν από 400 εκατομμύρια χρόνια άλλαξε τη ρύθμιση του κλίματος της Γης