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Una spinta calcolata alle equazioni dei campi neurali

Le equazioni dei campi neurali (NFE) sono un importante strumento di creazione di modelli matematici per il campo delle neuroscienze e della robotica cognitiva. Il finanziamento dell’UE ha aiutato alcuni ricercatori a sviluppare simulazioni numeriche per le NFE che dovrebbero favorire ulteriormente la ricerca nelle neuroscienze.
Una spinta calcolata alle equazioni dei campi neurali
I modelli di NFE sono generalmente utilizzati per descrivere l’attività di firing rate sinaptico nelle popolazioni neuronali a livello di tessuti in scala temporale e spaziale. Nel corso del progetto NEUROSTOCHSIM (Neural field equations: stochastic approach and numerical simulations) i ricercatori hanno sviluppato nuovi metodi numerici per applicazioni NFE. Quello che colpisce è però il fatto che queste equazioni possano essere applicate a casi tanto deterministici quanto stocastici.

L’algoritmo numerico NEUROSTOCHSIM utilizza una tecnica di rank reduction per calcolare NFE bidimensionali. Il confronto dei risultati teorici con esempi selezionati di esperimenti numerici indicava buone stabilità e accuratezza per problemi nei settori di neuroscienze e robotica. I risultati sono stati divulgati tramite presentazioni a mezzo poster e un discorso plenario presso conferenze internazionali, oltre che come pubblicazione sul SIAM Journal on Scientific Computing.

Dopo un’analisi completa i ricercatori del progetto hanno selezionato un modello stocastico per le NFE oltre a una tecnica numerica per l’approssimazione appropriata di problemi a se stanti. Gli esiti della ricerca sono stati presentati a un workshop internazionale.

NEUROSTOCHSIM ha concentrato gli sforzi sull’applicazione delle proprie tecniche ai problemi del mondo reale come la codifica degli stimoli visivi nel cervello e nell’epilessia. Un risultato importante è la simulazione numerica di soluzioni multibump dei campi neurali per studiare le condizioni per la formazione di regioni multiple di elevata attività. Queste soluzioni possono essere utilizzate per rappresentare stimoli esterni ricordati nelle popolazioni neurali e interpretare dati di EEG sperimentali. Le conclusioni della ricerca sono state presentate in varie conferenze internazionali.

Gli strumenti del progetto sono inestimabili perché aiuteranno i ricercatori a comprendere fenomeni neurobiologici complessi oltre ai disturbi neurologici. Sono già programmate collaborazioni per un’ulteriore ricerca al fine di studiare potenziali applicazioni in biomedicina e robotica cognitiva.

Informazioni correlate

Keywords

Equazione dei campi neurali, modelli matematici, neuroscienze, robotica cognitiva, epilessia, multibump
Numero di registrazione: 188447 / Ultimo aggiornamento: 2016-09-05
Dominio: Biologia, Medicina