NAP-B Pattern Kutatócsoport
Osztály
Elméleti Fizikai Osztály (RMI)

Csoportvezető: Telcs András

Csoport weboldala: pattern.wigner.mta.hu

Az idegrendszer az idegsejtek aktivitási mintázataiban reprezentálja az információt és a mintázatok egymásba alakulása képezi a feldolgozás alapját. A mérési módszerek és a számítási kapacitás fejlődésével egyszerre több száz sejt aktivitása mérhető jó időbeli felbontással. Ennek eredményeként megérthetnénk az idegsejtek vagy agyterületek közötti kölcsönhatások egy magasabb szintjét, a mintázatok egymásba alakulásának szabályait: a neuronális nyelv szintaxisát. Hiányoznak azonban azok a módszerek, melyek ilyen magas dimenzionalitású adathalmaz elemzésére alkalmasak. A bonyolult kísérletek kivitelezése mellett ezek tervezése, a releváns elméleti modellek (keretek) felállítása valamint a magas dimenzionalitású adatok elemzése különféle szakértelmeket, interdiszciplináris megközelítést igényel.

Az MTA Wigner FK és az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet (KOKI) csoportjainak együttműködésében a hippokampális aktivitásmintázatok vizsgálata során eddig szerzett tapasztalatok alapján statisztikai, gépi tanulásos, illetve elméleti idegtudományos eszközöket kombinálva dolgoznánk ki új elemző módszereket, melyek érzékenyek az agykérgi mintázatok struktúrájára és kölcsönhatásaik szabályainak elemzésére. Optogenetikai módszerekkel és képalkotó eljárásokkal tervezzük mérni a hippokampális serkentő sejtek nagy csoportjainak aktivitását in vitro és in vivo, különböző dinamikájú állapotok alatt. A KOKIból származó méréseket nyilvános adatbázisokból elérhető, sokelektródás sejtaktivitás mérésekkel egészítjük ki. Meg kívánjuk érteni, hogy milyen neurális mintázatok állnak a memóriaműködés mögött, mi történik, amikor a hálózatban egy új memórianyom keletkezik, előhívódik? Hogyan hat kölcsön a hálózat belső dinamikája a kívülről érkező bemenetekkel? Hogyan alakulnak ki a reprezentációk? Perturbációk hatására milyen a mintázatok stabilitása? 

Az interdiszciplináris együttműködés lehetőséget ad a: mérés > elmélet > modell > predikció > mérés igen hatékony megismerési körének alkalmazására. A komoly számítási kapacitást igénylő adatfeldolgozást a Wigner FK Data Center segíti majd. Eredményeink mellett a kifejlesztett módszereket is közzé kívánjuk tenni, hogy azt más kutatócsoportok is használhassák hasonló komplexitású mérési adataik elemzésére.