محققان دانشگاه امیرکبیر رفتار جمعی نورون های مغز را آنالیز کردند - بانیما

به گزارش گروه فناوری خبرنگاران به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، شیرین پناهی دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح هم آوایی در شبکه نورونی آشوبی با کوپلینگ چند گانه گفت: دستگاه عصبی مرکزی انسان و توانایی های آن همیشه موجب شگفتی محققان بوده است.

وی اضافه نمود: بسیاری از محققین تمام مدت زندگی خود را وقف مطالعه در مورد این عضو شگفت انگیز و توانایی های آن نموده اند. یکی از زمینه های تحقیقاتی مهم در مهندسی پزشکی علوم اعصاب محاسباتی است که با استفاده از مدل های محاسباتی با تکیه بر مبانی فیزیولوژی، به توصیفی واقع گرایانه از عملکرد مغز به اسم شبکه ای پیچیده می پردازد.

پناهی ادامه داد: جذابیت پیشرفت فرآیند های نظری در این حوزه از آن جهت است که کوشش بر ارائه الگو های عملکرد مغز و شناخت هر چه بیشتر آن دارد. به یاری علوم اعصاب محاسباتی، فرصتی برای تحلیل مکاهمم هایی که هنوز اعتبارسنجی تجربی آن ها ممکن نیست، به وجود می آید.

وی اضافه نمود: انواع رفتار جمعی نورون ها با بعضی از عملکرد های مغزی و یا بعضی اختلالات عصبی در ارتباط است به همین خاطر در این تحقیق بر روی این رفتار های جمعی، تمرکز نموده ایم و مکاهمم های تحلیل آن ها و ابزار های کمی سازی تغییرات کیفی کار را مورد آنالیز قرار دادیم.

محقق دانشگاه صنعتی امیر کبیر اظهار کرد: یکی از فرضیه های مهم پذیرفته شده، این است که هم آوایی یکی از دلیل های احتمالی مکانیسم های ارتباطی در سیستم عصبی است. به طوری که این پدیده مسئول عملکرد و یا اختلال در پردازش های حرکتی، شناختی و حافظه در انسان شناخته می گردد.

وی اظهار کرد: مطالعه پدیده هم آوایی علاوه بر علوم اعصاب در بسیاری از زمینه های علمی و فناوری کاربرد های متنوعی دارد؛ بنابراین شناخت و آنالیز هر چه بهتر این پدیده می تواند راهنمای مناسبی برای یافتن اصول سازمان دهی شبکه های پیچیده در دنیای واقعی (مانند مغز) و یا طراحی شبکه های مصنوعی با بازده بالا باشد.

وی با اشاره به فرایند انجام کار اعلام کرد: در این پروژه، موضوع گسترده هم آوایی در شبکه های پویای زیستی، به خصوص شبکه های نورونی، در دو گام اصلی مورد آنالیز قرارگرفته است در ابتدا هم آوایی در شبکه های متشکل از مدل های محاسباتی نورونی و نوسانگر های متعامل آشوبی را مورد آنالیز قرار دادیم و سپس هم آوایی در شبکه های ناهمسان به وسیله تجزیه وتحلیل همگرایی در ویژگی های فرکانس، زاویه و دامنه سری زمانی سیگنال عصبی را ارزیابی کردیم.

وی با بیان اینکه در این پروژه روشی ساده و نو برای محاسبه MSF با کاهش پیچیدگی محاسباتی ارائه شد؛ اضافه نمود: بعلاوه طی این فرایند به آنالیز اندازه تمایل به هم آوایی در این شبکه ها پرداختیم.

پناهی با اشاره به نتیجه این تحقیقات گفت: هم آوایی در شبکه های همسان تحت تأثیر سه عامل دینامیک هر سیستم به صورت تکی، معماری کلی یا ساختار شبکه و بعلاوه نوع و قدرت ضریب کوپلینگ شبکه است. معماری کلی یا ساختار شبکه، یکی از عوامل تأثیرگذار بر هم آوایی در شبکه های پیچیده شناخته می گردد.

به گفته وی، در این پروژه، نتایج بخش دیگری نشان داد که افزایش ضریب کوپلینگ شیمیایی و هم ضریب کوپلینگ میدان باعث افزایش قابلیت هم آوایی شبکه می گردد، اما محدودیتی در افزایش ضریب کوپلینگ شیمیایی و میدان و جود دارد. زیرا شبکه علاوه بر بروز رفتار هم آوایی قابلیت بروز رفتار مرگ اسیلاتوری هم دارد. به طوری که اگر ضریب کوپلینگ شیمیایی و یا میدان بیشتر از اندازه آستانه افزایش یابند، شبکه کارکرد خود را ازدست داده و دچار مرگ اسیلاتوری می گردد.

محقق دانشگاه امیرکبیر ادامه داد: در رویکرد دوم هم آوایی در شبکه های نورونی، به آنالیز هم آوایی در شبکه های ناهمسان به وسیله تجزیه وتحلیل همگرایی در ویژگی های فرکانس، زاویه و دامنه سری زمانی سیگنال عصبی را مورد آنالیز قرار دادیم و در گام دیگر به مرور روش های مرسوم در حوزه سنجش هم آوایی در شبکه های ناهمسان نورونی پرداختیم.

وی توضیح داد: سپس با آنالیز علل ناکارآمدی روش های مرسوم در سنجش هم آوایی سیستم های پیچیده زیستی، روشی نو با تکیه بر الگوی رفتاری نوسانگر های شبکه ارائه کردیم که آنالیز نتایج حاصل از این بخش هم معین کرد، روش پیشنهادی هم آوایی رفتاری، بهتر از دو روش دیگر قادر به تشخیص هم آوایی در شبکه ناهمسان زیستی است.

وی ادامه داد: بعلاوه در این بخش اثر سازگاری ساختاری نوسانگر های مختلف شبکه ناهمسان بر هم آوایی موردآنالیز نهاده شد. نبود پردازنده های قوی برای برنامه نویسی واجرا شبیه سازی های این پروژه راستا پژوهش را با سختی های بسیاری همراه نموده بود از پیچیدگی های این پروژه بودند.

وی در مورد نتایج این پروژه اعلام کرد: کاربرد نتایج این تحقیق و روش ارائه شده در زمینه دانش علوم اعصاب و علوم محاسباتی است. به طور کلی، مطالعه پدیده هم آوایی علاوه بر علوم اعصاب در زمینه های پزشکی هم می تواند کاربردی باشد.

لازم به ذکر است؛ استاد راهنمای این پروژه سجاد جعفری عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بوده است.

namasho.ir: نماشو: همه چیز اینجا هست از سفر و گردشگری تا ورزش و سرگرمی