Naukowcy wyjaśniają, jak zrozumieć złożone zachowanie sieci neuronowych

Zespół naukowców w monografii dokonał przeglądu zastosowania analizy falkowej do badania różnych zjawisk

dane neurofizjologiczne – z nagrańdynamika poszczególnych neuronów na zbiorową aktywność całej sieci neuronowej mózgu. Analiza falkowa jest alternatywą dla klasycznej analizy spektralnej, jednak falki pozwalają na uogólnienie danych z analizy spektralnej i uwzględnienie zachowania sieci neuronowej jednocześnie w różnych skalach czasowych, podkreślając to, co najważniejsze i eliminując niepotrzebne rytmy i szumy. Tym samym badacze pokazali, jak możliwe jest świeże spojrzenie na złożone zachowanie układów nerwowych na różnych poziomach: od mikroskopowej dynamiki poszczególnych komórek nerwowych, czyli analizy zapisów aktywności poszczególnych neuronów, po makroskopowe dynamika globalnych sieci neuronowych mózgu - analiza danych elektroencefalograficznych i magnetoencefalograficznych.

Jednym z nich było stworzenie teorii falkowejnajważniejszych wydarzeń w matematyce ostatnich kilkudziesięciu lat. Jest to prawdopodobnie jedyna koncepcja, która znalazła zastosowanie w niemal wszystkich obszarach nauk podstawowych, od teorii cząstek elementarnych po biofizykę i geofizykę. Falki są szeroko stosowane do rozpoznawania i kompresji obrazu, złożonej analizy i syntezy sygnałów, badania przepływów turbulentnych, wydobywania cech z danych biologicznych i medycznych itp.

Alexander Khramov, kierownik Laboratorium Neuronauki i Technologii Kognitywnych na Uniwersytecie Innopolis

Książka zawiera najnowsze, istotne tematydla szerokiej publiczności zajmującej się neuronauką eksperymentalną i obliczeniową. Monografia składa się z 9 rozdziałów, zawierają matematyczne wprowadzenie do analizy falkowej oraz przegląd badań w tym nowym temacie w dziedzinie neuronauki: mikrodynamika na przykładzie analizy aktywności poszczególnych neuronów za pomocą falek, podejścia hybrydowe oparte na falkach i maszynie uczenie się, aktywność neuronalna i mikrodynamika mózgu z aktywnością epileptyczną i nie tylko.

Na podstawie wyników naukowcy napisali książkęwłasne badania w tym zakresie. W 2015 roku ukazało się pierwsze wydanie monografii, w drugim wydaniu autorzy dokonali aktualizacji informacji, poprawili istniejące rozdziały i napisali nowe, m.in. na podstawie badań przeprowadzonych na Uniwersytecie w Innopolis.

„Monografia może służyć jako podręcznik do naukiniespecjaliści, doktoranci i studenci. Książka jest ważnym źródłem informacji dla neurofizjologów, biofizyków i matematyków zaznajomionych z nieliniowymi systemami dynamicznymi i przetwarzaniem danych, a także dla doktorantów specjalizujących się w tych i pokrewnych dziedzinach ”- dodał Alexander Khramov.

Czytaj więcej

ZEA testuje technologię sztucznego opadów w 50-stopniowym upale

Fizycy powiedzieli, co się stanie, jeśli księżyc zbliży się do Ziemi

Pojawienie się roślin lądowych 400 milionów lat temu zmieniło regulację klimatu Ziemi