A megismerés megértése

képzelj el egy almát — zöldségét, savanyú ízét és friss, ropogós ropogását; hogyan hozza létre az agy egy ilyen alma ábrázolását?

ez az egyik kérdés, amelyet az emberi agy projekt (HBP) feltesz. Az emberi agy jobb megértéséhez elméletekre, modellekre és fogalmi keretekre van szükség, amelyek tesztelhetők és finomíthatók. A HBP támogatja a kognitív és elméleti idegtudósok munkáját, hogy mélyebb betekintést nyerjenek agyunk működésébe.

elméleti idegtudósok az agy többlépcsős elméletének kidolgozásán dolgoznak, amely szintetizálja a felülről lefelé irányuló és az adatvezérelt alulról felfelé irányuló megközelítéseket. Emellett megpróbálják egyesíteni a tanulás, a memória, a figyelem és a célorientált viselkedés elméleteit; megérteni az olyan összetett kognitív funkciókat, mint a térbeli navigáció, a rekurzió és a szimbolikus feldolgozás; és azonosítani azokat a hidakat, amelyek összekapcsolják az agyi aktivitásban szerepet játszó többszörös időbeli és térbeli skálákat, valamint a képalkotás és más technológiák által rögzített jeleket.

a HBP kognitív idegtudósai a vizuális észlelés természetét, a lassú hullámok terjedését az alvó agyban, a hippokampusz szerepét az epizodikus memóriában (személyes emlékek az életünkből), valamint új módszereket dolgoznak ki a tudatállapot mérésére mind az emberekben, mind más állatokban.

reprezentáció létrehozása

hogyan hozza létre az agy egy objektum, például egy alma ábrázolását multiszenzoros információkból? Ez a kérdés döntő fontosságú, mivel ezek a reprezentációk képezik a magasabb kognitív folyamatok alapját, mint például a kategóriaképzés, az érvelés és a nyelv. Az egyik célunk egy olyan “deep learning” neuronális hálózat kifejlesztése, amely megtanulja felismerni a tárgyakat és funkciókat a valódi neurobiológiai rendszerekhez hasonlóan.

tudatosság

a tudomány egyik legmélyebb megoldatlan problémája a tudat természete – hogyan generálja a tudatot az agy? Számos klinikai és etikai probléma korlátozza, hogyan tudjuk kezelni ezt a kérdést, például az agysérülést követő betegek tudatszintjének felmérése. A tudatszint mérésének új módjai a klinikusokat kevésbé fogják függővé tenni a tisztán viselkedési mérésektől; ez előnyös lesz például a kómás betegek számára.

lassú hullámok az alvó agyban

hasonlóképpen, hogyan alakulhatnak ki különböző jelenségek, mint például az alvás és az ébrenlét ugyanazon agykérgi-talamikus rendszerekből? A kérdés megválaszolásához megvizsgáljuk a lassú hullámú aktivitást és a kilövő neuronok nagy populációinak szimulációját egerekben és emberekben.

memória

az epizodikus emlékek személyes, tudatos tapasztalataink térben és időben. Az agy azon képessége, hogy multiszenzoros információkból (pl. látás, hallás vagy érintés) visszaemlékezzen tárgyakra és tapasztalatokra, kulcsfontosságú az emberi memória megértéséhez. A HBP egy összehangolt kísérletsorozatot végez, hogy azonosítsa az epizodikus memória mögött meghúzódó neuronális mechanizmusokat, és számítógépes modellekkel és robotrendszerekkel validálja azokat.

a HBP elméleti és kognitív idegtudósainak munkája beépül a HBP más területeinek, különösen a neurorobotika és a neurokomputing platformok munkájába.