Projektbeschreibung
Bahnbrechende Erkenntnisse über die Rolle elektrischer Synapsen
Elektrische Synapsen wurden erstmals vor mehr als sechs Jahrzehnten im Nervensystem des Flusskrebses entdeckt. Sie übertragen neuronale Signale über Ionenströme, die durch interzelluläre Kanäle direkt vom Zytoplasma eines Neurons zum nächsten gelangen. Ihre Bedeutung im Nervensystem von Säugetieren wurde erst vor kurzem wahrgenommen, und ihre Einbindung in die aktuellen mathematischen Modelle für gepulste neuronale Netze, die auf herkömmlichen chemischen Synapsen basieren, stellte eine Herausforderung dar. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird das Projekt NeuralFieldTheoriES die zur Beschreibung dieser Verbindungen erforderliche Mathematik ausarbeiten. Simulationen, in denen sie zum ersten Mal ins Spiel gebracht wird, scheinen enthüllen zu können, welch einzigartige Rolle diese Verbindungen in komplexen Puls-Mustern innehaben, die dem Verhalten und der Kognition zugrunde liegen.
Ziel
A major challenge in statistical physics, nonlinear dynamics and theoretical neuroscience over the last half century has been to understand the self-organizing principles governing the dynamics of large networks of neurons. Physicists and applied mathematicians have proposed simple mean-field descriptions of spatially-extended neural networks in terms of a relevant macroscopic observable, the firing rate. This approach has been particularly successful and so-called Neural Field Models (NFM) have become an extremely popular mathematical tool in neuroscience, physics and applied mathematics. Yet, to date, mean-field theories describe networks with chemical synapses, but it remains a major theoretical challenge to incorporate electrical synaptic interactions in such mathematical descriptions. Recently, a mean-field theory for large networks of spiking neurons has been proposed, which exactly links the dynamics of single neurons with that of two mean-field variables: The firing rate and the mean membrane potential. Remarkably, this theory permits to incorporate electrical interactions, but the mathematical derivation and the analysis of the dynamics of the first NFM is lagging. This project proposes the formal mathematical derivation of such NFM, as well as the thorough analysis of its dynamics and bifurcations. Towards this goal, at the host institution UPF in Barcelona, the ER will apply mean-field methods and nonlinear dynamical systems theory to derive the novel NFM (which we conjecture is of reaction-diffusion type). During a secondment at VU Amsterdam, the ER will be trained to become an expert in numerical analysis of partial differential equations, which will further allow him to perform extensive state-of-the-art computer simulations. The expected results will provide completely novel mechanistic insights on the emergence of complex spatio-temporal patterns of neuronal activity due to the intricate interplay between chemical and electrical synapses.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
- Naturwissenschaften Mathematik angewandte Mathematik dynamische Systeme
- Naturwissenschaften Mathematik reine Mathematik mathematische Analyse Differentialgleichungen partielle Differentialgleichungen
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Neurobiologie computergestützte Neurowissenschaft
- Naturwissenschaften Mathematik angewandte Mathematik numerische Analyse
- Naturwissenschaften Mathematik angewandte Mathematik mathematisches Modell
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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H2020-EU.1.3. - EXCELLENT SCIENCE - Marie Skłodowska-Curie Actions
HAUPTPROGRAMM
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H2020-EU.1.3.2. - Nurturing excellence by means of cross-border and cross-sector mobility
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2020
Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigenKoordinator
Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
08002 Barcelona
Spanien
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.