Cientistas explicam como compreender o comportamento complexo das redes neurais

Uma equipe de cientistas revisou na monografia a aplicação da análise wavelet ao estudo de vários

dados neurofisiológicos - de gravaçõesa dinâmica dos neurônios individuais até a atividade coletiva de toda a rede neural do cérebro. A análise wavelet é uma alternativa à análise espectral clássica, mas wavelets permitem generalizar os dados da análise espectral e considerar o comportamento de uma rede neural simultaneamente em diferentes escalas de tempo, destacando o que é mais importante e eliminando ritmos e ruídos desnecessários. Assim, os pesquisadores mostraram como é possível ter uma nova visão do comportamento complexo dos sistemas neurais em vários níveis: desde a dinâmica microscópica de células nervosas individuais, ou seja, análise de registros da atividade de neurônios individuais, até a macroscópica dinâmica das redes neurais globais do cérebro - análise de dados de eletroencefalograma e magnetoencefalografia.

A criação da teoria das wavelets foi uma dasos eventos mais importantes da matemática nas últimas décadas. Este é provavelmente o único conceito que tem sido utilizado em quase todas as áreas da ciência fundamental, desde a teoria das partículas elementares até à biofísica e geofísica. Wavelets são amplamente utilizadas para reconhecimento e compressão de imagens, análise e síntese de sinais complexos, estudo de fluxos turbulentos, extração de características de dados biológicos e médicos, etc.

Alexander Khramov, Chefe do Laboratório de Neurociências e Tecnologias Cognitivas da Universidade de Innopolis

O livro inclui os tópicos mais recentes relevantespara um grande público que trabalha em neurociência experimental e computacional. A monografia contém 9 capítulos, eles contêm uma introdução matemática à análise de wavelets e uma visão geral da pesquisa neste novo tópico no campo da neurociência: microdinâmica usando o exemplo de análise da atividade de neurônios individuais usando wavelets, abordagens híbridas baseadas em wavelets e máquina aprendizagem, atividade neuronal e microdinâmica do cérebro com atividade epiléptica e muito mais.

Cientistas escreveram um livro com base nos resultadospróprias pesquisas nesta área. Em 2015 foi publicada a primeira edição da monografia, na segunda edição os autores atualizaram as informações, revisaram os capítulos existentes e escreveram novos, inclusive com base nas pesquisas realizadas na Universidade de Innopolis.

“A monografia pode ser usada como um livro didático paranão especialistas, alunos de pós-graduação e graduandos. O livro é um recurso importante para neurofisiologistas, biofísicos e matemáticos familiarizados com sistemas dinâmicos não lineares e processamento de dados, bem como para estudantes de graduação especializados nestes e em campos relacionados ”, acrescentou Alexander Khramov.

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