Zrozumienie Poznania

wyobraź sobie jabłko — jego zieleń, kwaśny smak i jego świeże, chrupiące chrupki; jak mózg tworzy reprezentację takiego jabłka?

to jedno z pytań, które zadaje projekt Human Brain (HBP). Aby lepiej zrozumieć ludzki mózg, potrzebujesz teorii, modeli i ram koncepcyjnych, które można przetestować i udoskonalić. HBP wspiera pracę neurobiologów poznawczych i teoretycznych, aby odblokować głębszy wgląd w działanie naszych mózgów.

teoretyczni neurolodzy pracują nad opracowaniem wieloskalowej teorii mózgu, która syntetyzuje odgórne i oparte na danych podejścia oddolne. Starają się również: ujednolicić teorie uczenia się, pamięci, uwagi i zachowań zorientowanych na cele; zrozumieć złożone funkcje poznawcze, takie jak nawigacja przestrzenna, rekursja i przetwarzanie symboliczne; i zidentyfikować mosty łączące wiele skal czasowych i przestrzennych związanych z aktywnością mózgu oraz sygnałami przechwytywanymi przez obrazowanie i inne technologie.

neurolodzy poznawczy HBP przyglądają się naturze percepcji wzrokowej, rozprzestrzenianiu się powolnych fal w śpiącym mózgu, roli hipokampa w pamięci epizodycznej (osobistych wspomnieniach z naszego życia), a także opracowują nowe sposoby pomiaru stanu świadomości zarówno u ludzi, jak i innych zwierząt.

Tworzenie reprezentacji

jak mózg tworzy reprezentację obiektu, takiego jak jabłko, z informacji wieloczujnikowych? To pytanie jest kluczowe, ponieważ reprezentacje te są podstawą wyższych procesów poznawczych, takich jak tworzenie kategorii, rozumowanie i język. Jednym z naszych celów jest rozwój sieci neuronalnej “deep learning”, która uczy się rozpoznawać obiekty i funkcje w podobny sposób jak prawdziwe systemy neurobiologiczne.

świadomość

jednym z najgłębszych nierozwiązanych problemów w nauce jest natura świadomości – w jaki sposób świadomość generowana jest przez mózg? Istnieje kilka problemów klinicznych i etycznych, które ograniczają sposób, w jaki możemy rozwiązać to pytanie, takie jak ocena poziomu świadomości u pacjentów po urazie mózgu. Nowe sposoby pomiaru poziomu świadomości sprawią, że klinicyści będą mniej zależni od pomiarów czysto behawioralnych; przyniesie to korzyści na przykład pacjentom w śpiączce.

powolne fale w śpiącym mózgu

podobnie, w jaki sposób różne zjawiska, takie jak sen i czuwanie, mogą wyłonić się z tych samych układów korowo-talalnych w mózgu? Aby odpowiedzieć na to pytanie, zbadamy aktywność fal wolnofalowych i symulacje dużych populacji neuronów strzelających u myszy i ludzi.

pamięć

epizodyczne wspomnienia są naszymi osobistymi, świadomymi doświadczeniami osadzonymi w przestrzeni i czasie. Zdolność mózgu do przywoływania przedmiotów i doświadczeń z informacji wielozmysłowych (np. wzroku, słuchu lub dotyku) jest kluczem do zrozumienia ludzkiej pamięci. HBP prowadzi skoordynowaną serię eksperymentów w celu identyfikacji mechanizmów neuronalnych stojących za pamięcią epizodyczną i walidacji ich za pomocą modeli obliczeniowych i systemów zrobotyzowanych.

praca teoretycznych i poznawczych neuronaukowców HBP zasila pracę innych części HBP, szczególnie neurorobotyki i platformy neurokomputerowe.