تحلیل و مدل سازی فعالیت هماهنگ چندنورونی ۲۰۱۴
Analysis and Modeling of Coordinated Multi-neuronal Activity 2014

از آنجا که اطلاعات در مغز از طریق تبادل پالس های عصبی بین نورون ها پردازش می شود، مطالعه ی چنین پویایی های گروهی برای درک حافظه ی وابسته به هیپوکامپ بسیار مهم است. این الگوهای پالس عصبی و پتانسیل های میدان محلی (LFPs) با استفاده از روش های آماری مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. این مطالعات به یافته های مهمی در مورد پردازش اطلاعات حافظه منجر شده اند. به عنوان مثال، بازپخش رد حافظه، یعنی فعال سازی مجدد الگوهای عصبی القا شده توسط رفتار در طول خواب بعدی، نقش مهمی در تثبیت حافظه ایفا می کند. همچنین پیشنهاد شده است که یک رویداد موج تیز/موجک (یکی از ویژگی های LFPs در هیپوکامپ) و فعالیت پالس عصبی در قشر مغز، رابطه ی خاصی دارند که ممکن است تثبیت حافظه ی وابسته به هیپوکامپ را از هیپوکامپ به قشر مغز تسهیل کند. این کتاب، یافته های روزآمدی از پردازش اطلاعات حافظه را از طریق تجزیه و تحلیل داده های چند نورونی ارائه خواهد داد. نیمه ی اول کتاب به این جنبه ی تجزیه و تحلیل اختصاص دارد. با این حال، درک بازنمایی اطلاعات حافظه و تثبیت آن، تنها با تجزیه و تحلیل داده ها قابل دستیابی نیست. ساخت یک مدل محاسباتی برای جستجوی یک اصل ریاضی اساسی، بسیار مهم است. به عبارت دیگر، تصویر کاملی از سیستم حافظه ی وابسته به هیپوکامپ از طریق همکاری نزدیک بین آزمایش ها، تجزیه و تحلیل داده ها و مدل سازی محاسباتی روشن خواهد شد. مدل سازی محاسباتی نه تنها برای تجزیه و تحلیل داده های ضبط چند الکترودی مفید است، بلکه بینش مفیدی را برای آزمایش ها و تحلیل های آینده نیز ارائه می دهد. نیمه ی دوم کتاب به مدل سازی محاسباتی حافظه ی وابسته به هیپوکامپ اختصاص خواهد یافت.

Since information in the brain is processed by the exchange of spikes among neurons, a study of such group dynamics is extremely important in understanding hippocampus dependent memory. These spike patterns and local field potentials (LFPs) have been analyzed by various statistical methods. These studies have led to important findings of memory information processing. For example, memory-trace replay, a reactivation of behaviorally induced neural patterns during subsequent sleep, has been suggested to play an important role in memory consolidation. It has also been suggested that a ripple/sharp wave event (one of the characteristics of LFPs in the hippocampus) and spiking activity in the cortex have a specific relationship that may facilitate the consolidation of hippocampal dependent memory from the hippocampus to the cortex. The book will provide a state-of-the-art finding of memory information processing through the analysis of multi-neuronal data. The first half of the book is devoted to this analysis aspect. Understanding memory information representation and its consolidation, however, cannot be achieved only by analyzing the data. It is extremely important to construct a computational model to seek an underlying mathematical principle. In other words, an entire picture of hippocampus dependent memory system would be elucidated through close collaboration among experiments, data analysis, and computational modeling. Not only does computational modeling benefit the data analysis of multi-electrode recordings, but it also provides useful insight for future experiments and analyses. The second half of the book will be devoted to the computational modeling of hippocampus-dependent memory.