Výpočetní
neurovědy
Tato oblast se věnuje zkoumání mozkových
funkcí prostřednictvím metod matematického modelování, teorie informace a
počítačových simulací. V naší
pracovní skupině se věnujeme problémům souvisejícím s kódováním
v centrálním i periferním nervovém systému. Pracujeme s detailními neuromorfními
modely neuronů, jenž jsou založené mj. na
kompartmentovém modelování. Analyzujeme šíření a zpracování signálů
(postsynaptických potenciálů, akčních potenciálů) na dendritických stromech a
axonech různé morfologie a membránových vlastností. Náš přístup se zaměřuje na
různé časové rozlišení (od submilisekundové škály – analýza schopnosti neuronů
generovat přesný „časový kód“ – po delší časové intervaly (sekundy, minuty)
související s fenomény synaptické plasticity, učení, paměti a jejího
vybavování).
Pro analýzu uvedených fenoménů užíváme následující teoretické přístupy, technické metody a softwarové prostředky:
- Teorie informace – oblast zabývající se přenosem, kódováním, ukládáním a následným zpracováním informace z kvantitativního hlediska
- Multikompartmentové modelování – typ matematického modelování, jenž ve výpočetních neurovědách usnadňuje tvorbu a pochopení elektrického chování komplexních 3D struktur neuronu a neuronálních okruhů (dendritického stromu, axonů)
- Matlab software – univerzální integrované prostředí pro modelování a simulace a zpracování dat
- Genesis – GEneral NEural SImulation Software, nástroj určený k detailnímu kompartmentovému modelování neuronů a neuronálních okruhů
Vybrané publikace
Kuriscak E, Marsalek P, Stroffek J, Toth PG. Biological context of Hebb learning in artificial neural networks, a review. Neurocomputing 152, 27-35, 2015
Kuriscak E, Marsalek P, Stroffek J, Wünsch Z. The effect of neural noise on spike time precision in a detailed CA3 neuron model. Comput Math Methods Med. 2012; 595-398. doi: 10.1155/2012/595398. Epub 2012 Jun 24
Kuriščák E, Trojan S, Wünsch Z. Model of spike propagation reliability along the myelinated axon corrupted by axonal intrinsic noise sources. Physiol. Res 51, 205-215, 2002.