Opis projektu
Pionierskie badania nad rolą synaps elektrycznych
Synapsy elektryczne odkryto ponad sześćdziesiąt lat temu w układzie nerwowym raków. Przekazują one sygnały neuronalne za pomocą prądów jonowych, które przechodzą bezpośrednio z cytoplazmy jednego neuronu do drugiego poprzez kanały międzykomórkowe. Ich znaczenie dla układu nerwowego ssaków dostrzeżono dopiero niedawno, natomiast wyzwaniem okazało się włączenie ich do obecnych modeli matematycznych pulsujących sieci neuronowych opartych na konwencjonalnych synapsach chemicznych. Przy wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie” zespół projektu NeuralFieldTheoriES rozwija narzędzia matematyczne potrzebne do opisania tych połączeń. Wykorzystujące je symulacje mają szansę ujawnić unikalną rolę tych połączeń w złożonych wzorcach pulsacji, które leżą u podstaw zachowania i zdolności poznawczych.
Cel
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.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
- nauki przyrodniczematematykamatematyka stosowanasystemy dynamiczne
- nauki przyrodniczematematykamatematyka czystaanaliza matematycznarównania różniczkowerównania różniczkowe cząstkowe
- nauki przyrodniczenauki biologiczneneurobiologianeuronauka obliczeniowa
- nauki przyrodniczematematykamatematyka stosowanaanaliza numeryczna
- nauki przyrodniczematematykamatematyka stosowanamodel matematyczny
Aby użyć tej funkcji, musisz się zalogować lub zarejestrować
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
08002 Barcelona
Hiszpania