Transcript : :
21 האתגר של המאה ה:נוירופיסיקה
Maoz Shamir
Department of Physiology and Neurobiology,
Ben-Gurion University of the Negev
March 14th 2013
מעוז שמיר
,המחלקה לפיסיולוגיה ונוירוביולוגיה
גוריון בנגב-אוניברסיטת בן
[email protected]
נוירפיסיקה היא תחום רחב
באוניברסיטת בן-גוריון שתי מעבדות עוסקות
בתיאוריה של רשתות עצביות:
• דר' מעוז שמיר עוסק בקידוד עצבי ודינמיקה
סטוכסטית של למידה
• פרופ' דוד גולומב מתמחה בדינמיקה לא
ליניארית של רשתות עצביות
מנגנון בריחה בתיקנים
זיהוי כיוון מקור קול הינו אחד התפקידים הראשוניים
והמרכזיים של מערכת השמיעה
שמיעה בבעלי חיים מתקדמים
באורכי הגל הארוכים -הפרש הזמנים/הפאזות
בין גלי הקול המגיעים לשתי האזניים מהווה
רמז מרכזי לשיערוך כיוון מקור הקול על ידי
מערכת העצבים המרכזית.
הקוד העצבי
Zohar et al PLCB 2012
השאלות
(1כמה מידע מקודד בתגובה העצבית?
(2כיצד ניתן לקרוא את המידע הזה?
השאלה הגדולה
מהו הקוד העצבי? כיצד המידע מיוצג בתגובת
תאי עצב שונים וכיצד הוא מועבר מאזור לאזור
לאורך נתיב עיבוד המידע במח?
לפתח תיאוריה שתאפשר לנו לספק תחזיות
כמותיות לבחינה של היפותיזות אפשריות לקוד
העצבי
התיאוריה תתבסס על הידוע לנו ברמה
המיקרוסקופית (סטטיסטיקת התגובה של תאי
עצב לגירוי חיצוני) ותעניק תחזיות על הרמה
המאקרוסקופית (הדיוק הפסיכופיסי).
מעקף :מדד ה"יעילות" של קידוד עצבי
כיצד ניתן לכמת את הדיוק של הקוד העצבי?
א .שימוש במושגים תיאורטיים כלליים כגון אנטרופיה
משותפת ואינפורמצית פישר.
ב .לחקור את הדיוק של קלט מסוים.
אינפורמצית פישר
Denote the neuronal responses by
and the stimulus angle by
ri i 1
N
The neuronal responses fluctuate according to the
conditional p.d.f.
P (r | )
The Fisher information:
J
ln P (r | )
2
ראו-אי שיוויון קרמר
An estimator ˆ(r )
Bias
Variance
b ˆ
ˆ ˆ
Total square error:
... means
averaging over trials with
the same stimulus .
2
2
ˆ
error b 2
The variance of any unbiased estimator cannot
be smaller than the inverse of the Fisher
Information, J.
1
J
היפותזת קלט מהיר
temporal Winner-Take-All
צפיפות ההסתברות
לירי ראשון בזמן t
)f (t | stim PD
גירוי חיצוני
משערך את הקלט
על פי הגירוי
המועדף של התא
שירה ראשון
הדיוק נשלט על ידי הזנב התחתון של
התפלגות זמני הספייק הראשון
PC N e N [ (t|0) (t| )]dt
0
t
(t | ) log 1 f (t | )dt
0
For small t:
Shamir (2009)
f (t | ) r ( ) t ( )
( )
r ( )
Scale parameter
( )
Shape parameter
( )
Delay parameter
מה הלאה?
יש צורך לבחון את התיאוריה על נתונים ניסיוניים
אמיתיים :מערכת הראיה ,השמיעה וכן הלאה.
לפתח תיאוריה המתמודדת עם האתגר של "קריאת"
המידע על ידי השלב הבא בהירארכיה.
שאלות[email protected] :
הפרויקט :בחינת היפוזת tWTAעל
מודל מבוסס dataביולוגי
קיימים נסיוני רב לגבי התגובה העצבית במנגנון הבריחה של
התיקן.
יש לעבד את הנתונים :לאפיין סטטיסטיקה של התגובה בהינתן
הגירוי לבנות מודל מבוסס dataולכמת גדלים חשובים מן
התאוריה.
שאלות[email protected] :
שמיעה בחגבים
נכונה!
לא שומע!
שהמסקנה
הוא רגליים
שמצחיק בלי
מסקנה :חגב
מה
קידוד מידע בקליפת המח הראייתית
הראשונה
קידוד מידע ברשתית
תגובה:
50msתגובה עצבית ראשונה
100msתחילת תנועה
300msלכידת הטרף
(מעבדה של רונן שגב)