Förstå kognition
Föreställ dig ett äpple — dess grönhet, sura smak och dess färska, skarpa crunch; Hur skapar hjärnan en representation av ett sådant äpple?
Detta är en av de frågor som Human Brain Project (HBP) ställer. För att bättre förstå den mänskliga hjärnan behöver du teorier, modeller och konceptuella ramar som kan testas och förfinas. HBP stöder arbetet med kognitiva och teoretiska neurovetenskapsmän för att låsa upp djupare insikter i hjärnans funktion.
teoretiska neurovetenskapsmän arbetar för att utveckla en flerskalig teori om hjärnan som syntetiserar top-down och datadrivna bottom-up-metoder. De försöker också: förena teorier om lärande, minne, uppmärksamhet och målorienterat beteende; förstå komplexa kognitiva funktioner som rumslig navigering, rekursion och symbolisk bearbetning; och identifiera broar som kopplar samman de multipla temporala och rumsliga skalorna som är inblandade i hjärnaktivitet och i signalerna som fångas av bildbehandling och annan teknik.
HBP: s kognitiva neurovetenskapsmän tittar på den visuella uppfattningen, spridningen av långsamma vågor i den sovande hjärnan, hippocampusens roll i episodiskt minne (personliga minnen från våra liv) samt att utveckla nya sätt att mäta medvetandetillståndet hos både människor och andra djur.
skapa representation
Hur skapar hjärnan en representation av ett objekt, som ett äpple, från multisensorisk information? Denna fråga är avgörande eftersom dessa representationer är grunden för högre kognitiva processer som kategoribildning, resonemang och språk. Ett av våra mål är att utveckla ett “djupt lärande” neuronalt nätverk som lär sig att känna igen objekt och funktioner på samma sätt som verkliga neurobiologiska system.
medvetande
ett av de djupaste olösta problemen i vetenskapen är medvetandets natur – hur genereras medvetandet av hjärnan? Det finns flera kliniska och etiska problem som begränsar hur vi kan ta itu med denna fråga, till exempel att bedöma medvetenhetsnivån hos patienter efter hjärnskada. Nya sätt att mäta medvetenhetsnivåer kommer att göra kliniker mindre beroende av rent beteendemätningar; detta kommer till exempel att gynna komapatienter.
långsamma vågor i den sovande hjärnan
på samma sätt kan olika fenomen som sömn och vakenhet uppstå från samma kortikatalamiska system i hjärnan? För att svara på denna fråga kommer vi att undersöka långsam vågaktivitet och simuleringar av stora populationer av avfyrande neuroner hos möss och människor.
minne
episodiska minnen är våra personliga, medvetna upplevelser inom rum och tid. Hjärnans förmåga att återkalla föremål och erfarenheter från multisensorisk information (t.ex. syn, hörsel eller beröring) är nyckeln till att förstå mänskligt minne. HBP genomför en samordnad serie experiment för att identifiera neuronmekanismerna bakom episodiskt minne och validera dem genom beräkningsmodeller och robotsystem.
arbetet med HBP: s teoretiska och kognitiva neurovetenskapsmän matar in i arbetet på andra håll i HBP, särskilt neurorobotics och neurocomputing-plattformarna.
