Projektbeschreibung
Modellierung von Hirndynamik
Neuronale Schaltkreise im Gehirn arbeiten mit anderen Hirnregionen zusammen und bilden so große neuronale Netze, die untereinander dynamische Informationen austauschen können. So entsteht die funktionale Komplexität des Gehirns. Trotz großer technischer Fortschritte können neurophysiologische Techniken bisher nur lokale, aber keine globale Hirnaktivität messen. Um die vielschichtige funktionale Organisation des Gehirns und die damit zusammenhängenden Hirnfunktionen zu klären, will das EU-finanzierte Projekt MoWS das erste Gesamtmodell langsamer Oszillationen des Gehirns entwickeln, die für synaptische Plastizität, Gedächtniskonsolidierung und sensorische Verarbeitung verantwortlich sind. Das entstandene Computerprogramm wird nicht nur neue Erkenntnisse über die Physiologie von Oszillationen im Gehirn liefern, sondern auch für die Diagnose und Therapie von Autismus-Spektrum-Störungen hilfreich sein.
Ziel
The brain is a complex system whose function relies on a dynamic information exchange between trillions of neural connections organised hierarchically: local neuronal circuits are interconnected to form large-scale functional networks spanning several brain areas. Neural oscillations are the result of this multilevel interaction and regulate vital processes, from sleep to attention. Neurophysiological techniques, such as electrophysiological recordings or brain imaging, can only investigate separately the micro- and macro-circuits that, together, generate global activity patterns. To date, despite significant recent technical advancements, the causal roles between local and global brain activity, and between global dynamics and overall brain function, remain largely unknown. In this context, complementary computational approaches can dramatically improve the understanding of the multilevel functional organization of the brain. This project aims to develop the first model of whole-brain slow oscillations based on the integration of multi-scale neural activity. Slow neural oscillations (<1Hz) regulate key functions such as synaptic plasticity, memory consolidation and sensory processing. Moreover, abnormalities in this brain rhythm have been linked to the pathogenesis of autistic spectrum disorders. The novelty of my model lays in three aspects. It will include pyramidal neurons, parvalbumin interneurons and somatostatin interneurons, following on the experimental results defining their differential roles in regulating slow waves; it will be based on the integration of multi-scale experimental data acquired in-house (local field potential recordings and fMRI); it will be used to model the slow dynamics alterations occurring in genetically defined autistic-like disorders. This solid and highly credible computational tool will advance our understanding of the physiology of brain oscillations and will potentially impact the diagnostic and therapeutic paths for autism.
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.
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- Medizin- und GesundheitswissenschaftenGrundlagenmedizinPathologie
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