Kognition ymmärtäminen

Kuvittele omena-sen vihreys, hapan maku ja sen raikas, kirpeä rouskutus; miten aivot luovat tällaisen omenan esityksen?

tämä on yksi Human Brain Projectin (HBP) kysymyksistä. Ihmisaivojen ymmärtämiseksi tarvitaan teorioita, malleja ja käsitteellisiä viitekehyksiä, joita voidaan testata ja hioa. HBP tukee kognitiivisten ja teoreettisten neurotieteilijöiden työtä avatakseen syvempiä oivalluksia aivojemme toiminnasta.

teoreettiset neurotieteilijät pyrkivät kehittämään aivojen moniasteista teoriaa, joka syntetisoi ylhäältä alas-ja datalähtöisiä alhaalta ylös-lähestymistapoja. He pyrkivät myös: yhdistämään oppimisen, muistin, tarkkaavaisuuden ja tavoitteellisen käyttäytymisen teoriat; ymmärtämään monimutkaisia kognitiivisia toimintoja, kuten avaruudellista navigointia, rekursiota ja symbolista käsittelyä; ja tunnistamaan siltoja, jotka yhdistävät aivotoimintaan ja kuvantamisen ja muiden teknologioiden tallentamiin signaaleihin liittyvät useat ajalliset ja tilalliset asteikot.

HBP: n kognitiiviset neurotieteilijät tarkastelevat näköhavainnon luonnetta, hitaiden aaltojen leviämistä nukkuvissa aivoissa, hippokampuksen roolia episodisessa muistissa (henkilökohtaisia muistoja elämästämme) sekä kehittävät uusia tapoja mitata tajunnan tilaa sekä ihmisissä että muissa eläimissä.

representaation luominen

miten aivot luovat moniaistisesta informaatiosta objektin, kuten omenan, representaation? Tämä kysymys on ratkaiseva, koska nämä representaatiot ovat perustana korkeammille kognitiivisille prosesseille, kuten kategorian muodostumiselle, päättelylle ja kielelle. Yksi tavoitteistamme on kehittää” syväoppiva ” hermoverkosto, joka oppii tunnistamaan esineitä ja toimintoja samalla tavalla kuin todelliset neurobiologiset järjestelmät.

tietoisuus

yksi tieteen syvimmistä ratkaisemattomista ongelmista on tietoisuuden luonne-miten tietoisuus syntyy aivoissa? On olemassa useita kliinisiä ja eettisiä ongelmia, jotka rajoittavat sitä, miten voimme vastata tähän kysymykseen, kuten arvioida potilaiden tajunnan tasoa aivovamman jälkeen. Uudenlaiset tavat mitata tajunnan tasoja vähentävät kliinikoiden riippuvuutta puhtaasti käyttäytymismittauksista; tästä hyötyvät esimerkiksi koomapotilaat.

hitaat aallot nukkuvissa aivoissa

vastaavasti, miten erilaiset ilmiöt, kuten uni ja valveillaolo, voivat syntyä samoista aivojen kortico-talamisista järjestelmistä? Vastataksemme tähän kysymykseen, tutkimme hidas-aaltojen toimintaa ja simulaatioita suurista populaatioista laukaisevia hermosoluja hiirillä ja ihmisillä.

muisti

episodiset muistot ovat henkilökohtaisia, tietoisia kokemuksiamme, jotka sijoittuvat tilaan ja aikaan. Aivojen kyky muistaa esineitä ja kokemuksia moniaistisesta informaatiosta (esim.näkö, kuulo tai kosketus) on avain ihmisen muistin ymmärtämiseen. HBP suorittaa koordinoidun sarjan kokeita tunnistaakseen neuronaaliset mekanismit episodisen muistin takana ja validoidakseen ne laskennallisten mallien ja robottijärjestelmien avulla.

HBP: n teoreettisten ja kognitiivisten neurotieteilijöiden työ ruokkii työtä muualla HBP: ssä, erityisesti neurorobotiikan ja neurotieteen alustoilla.