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)