Thesis supervisor: Tamás Freund
co-supervisor: Szabolcs Káli
Location of studies (in Hungarian): Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet Abbreviation of location of studies: KOKI
Description of the research topic:
A cél annak megértése, hogy az egyes agykérgi idegsejtek, illetve a belőlük felépülő neuronhálózatok milyen alapvető számítások elvégzésére képesek.
Az idegsejtekről ma már tudjuk, hogy nyúlványaik (dendritjeik, ill. axonjaik) nemlineáris helyi válaszokra képesek, ami potenciálisan összetett lokális számítások elvégzését teszi lehetővé, de ezeknek a számításoknak a mibenléte és idegrendszeri funkciója jelenleg nem ismert. A sejtek anatómiailag és biofizikailag részletes modelljeinek segítségével megvizsgálhatjuk azt, hogy a dendritekben megfigyelt legfontosabb nemlineáris válaszok (a különféle dendritikus akciós potenciálok) milyen feltételek mellett alakulhatnak ki, a serkentő és gátló szinaptikus bemenetek milyen tér- és időbeli mintázataival válthatók ki, egymással hogyan hatnak kölcsön, illetve végeredményben hogyan módosítják az idegsejtek által megvalósított input-output transzformációt. Legalább ilyen izgalmas kérdés azonban az is, hogy képesek vagyunk-e az anatómiailag és biofizikailag részletes leírásnál egyszerűbb (akár teljesen absztrakt) modellekkel leírni az idegsejt által végrehajtott, a bemenetek tér- és időbeli mintázatán értelmezett számításokat, illetve hogy hogyan lehet adott mérési adatokra támaszkodva létrehozni azt az optimális komplexitású és optimálisan behangolt paraméterekkel rendelkező sejtmodellt, amely várhatóan a lehető legpontosabban írja le a sejt válaszát eddig nem vizsgált bemenetekre.
A hálózatok esetében biofizikailag részletes, ill. egyszerűsített idegsejt-modellekből felépített hálózatok szimulációjával és elméleti analízisével vizsgáljuk, hogy a legfontosabb (serkentő és gátló) idegsejttípusok miként járulnak hozzá a hálózat emergens dinamikájához, az információ hatékony reprezentációjához, valamint a tanuláshoz. Ezen keresztül szeretnénk megérteni a neurális működés ezen három fő pillére (dinamika – kódolás – tanulás) közötti alapvető összefüggéseket. Kíváncsiak vagyunk arra is, hogy a megfelelő sejt- és hálózati paraméterek működés közben történő áthangolásával hogyan képes az agy egyazon hálózatban több különböző típusú dinamikát (pl. oszcillációkat és tranziens szinkron állapotokat), és ezen keresztül különböző funkciókat (pl. emléknyomok tárolását és előhívását) megvalósítani, illetve hogyan vezethet ezen paraméterek elhangolódása különböző patológiás állapotokhoz (pl. epilepsziás rohamokhoz).
A KOKI kísérleti munkacsoportjaival való együttműködések segítséget nyújtanak a modellek felépítésében, és az eredményül kapott predikciók tesztelését is lehetővé teszik.
Required language skills: angol Further requirements: erős matematikai háttér, programozási gyakorlat
Number of students who can be accepted: 1
Deadline for application: 2021-07-31
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Login
