adnan kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜtf fizyoloji ad 07 mayıs 2010 adnan kurt 1...
TRANSCRIPT
![Page 1: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/1.jpg)
İÜTF Fizyoloji AD07 Mayıs 2010
Adnan Kurt
1
Bilgisayımsal SinirBilim
Computational Neuroscience
![Page 2: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Neler Anlatacaktım?
Beyin Modelleri
Sinir Hücresi Modelleri
Model Yazılımlarının Türleri
Nörofizyolojik Modeller
Matematiksel Modeller
Araçlar: Nörofizyolojik Ölçme
Nörofizyolojik Görüntüleme
Matematiksel araçlar
Bilişimsel araçlar
Silikon araçları
Uygulamaları
Neden Yapamadım?
Arı Beyninde projeksiyon nöronunun
geometrik modelinin görselleştirilmesi
![Page 3: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/3.jpg)
3
BSB
Bilgisayımsal Sinirbilim Yorumları:
1. Bilgisayarlar kullanarak beyni anlamak
2. Beyni bilgisayar gibi yorumlamak.
YSA –ANN
YZ -AI
YY -AL
Perceptrons
FEM -Anatomi
FEM -Biyofizik, EMA, Mekanik
1 1 2P ( , ,..., )mx x x
2 1 2P ( , ,..., )mx x x
3 1 2P ( , ,..., )mx x x
1
1x 2
1x
1
2x
2
3x1
3x
1
4x
Basit Bir Sinir Sistemi
![Page 4: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Sinirbilim
Çevresel Uyaran
Tepkisel Davranış
![Page 5: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Psikofizik –Davranış Bilimleri
Çevresel Uyaran
Tepkisel Davranış
![Page 6: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Nörofizyoloji
Çevresel Uyaran
Tepkisel Davranış
![Page 7: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Kuramsal -BSB
Çevresel Uyaran
Tepkisel Davranış
)(i
iiuwSO
O
iuiw
![Page 8: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Marr Tanımı
David Marr’ın üç aşama tanımı:
1. Bilgisayım Düzeyinde Problemin Tanımı
2. Algoritmik Düzeyde Çözüm Yolu
3. Uyarlama Düzeyinde, bir Grup Nöronla Gerçekleme
Bellek Örneği Kısmi bilgiden olayları anımsamak
İlişkilendirilmiş ya da İçerik adreslenebilir bellek
Algoritma: Sabit noktalı dinamik sistemler
Sinirsel Uyarlama: Hopfield Örgüleri
xi = sign(∑j Jij xj)
Beyin için Kolay, Bilgisayar için Zor Problemler vardır.
Gökyüzünde uçan martıyı farketmek, ya da yürümek.
Beyin için Zor, Bilgisayar için Kolay Problemler de vardır.
A-1
z=x+y
∫dx ...
![Page 9: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Korteksiniz Açılınca
~30 cm
~0.5 cm
6 Katman
Neokorteks -Bilinciniz
Kabukaltı yapılar –koşullanmalar,
homeostasis, duygulanımlar ve
birçok başka şeyler
![Page 10: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Doğal ve Yapay
1 mm3 korteks:
50,000 nöron
10000 bağlantı/nöron
(=> 500 milyon bağlantı)
4 km akson
Tüm beyin (2 kg):
1011 nöron
1015 bağlantı
8 milyon km akson
1 mm2 CPU:
1 milyon transistor
2 bağlantı/transistor
(=> 2 milyon bağlantı)
.002 km iletken
tüm CPU:
109 transistor
2*109 bağlantı
2 km iletken
![Page 11: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Sinir Hücresi
volt
age
100 mstime
-50 mV
dendrites (input)
soma (spike generation)
axon (output)
1 ms
![Page 12: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Sinir Grubu
current flow
wij
![Page 13: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Hesaplama Alanlarından Bir Örnek
Primer Görsel Korteks
![Page 14: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Retinotopic Maps in V1
V1 contains a retinotopic map of the visual Field.
Adjacent Neurons represent adjacent regions in the
retina. That particular small retinal region from which
a single neuron receives its input is called the receptive
field of this neuron.
V1 receives information from both eyes. Alternating
regions in V1 (Ocular Dominance Columns) receive
(predominantely) Input from either the left or the right
eye.
Each location in the cortex represents a different part
of the visual scene through the activity of many
neurons. Different neurons encode different aspects of
the image. For example, orientation of edges, color,
motion speed and direction, etc.
![Page 15: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/15.jpg)
15
V1 Yerel Devreleri
Cell types
Local connections
To subcortical areas
Coll. Sup., Pulvinar, Pons
LGN, Claustrum
To different cortex areas
Spiny stellate cell
![Page 16: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/16.jpg)
16
The van Essen diagram
More than 40 areas !
Parallel processing of „pixels“ and
image parts
Hierarchical Analysis of increasingly
complex information
Many lateral and feedback
connections
![Page 17: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Rectangular pad and high-density tDCS model
Beyin anatomik modellerini
kullanarak elektiksel alan dağılımının
hesaplanması.
Elektrik alanı dağılımından, değişik
derinliklerde nöron ateşleme eşik
değerinin değişiminin bulunması.
![Page 18: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Elektrot Biçimlerinin Karşılaştırılması
![Page 19: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Yazılım Araçları
Brian, a simulator for spiking neural networks.
Emergent, neural simulation software.
Genesis, a general neural simulation system.
HHsim, a neuronal membrane simulator.
HHsim: Graphical Hodgkin-Huxley Simulator
HNeT, Holographic Neural Technology.
MCell, A Monte Carlo Simulator of Cellular Microphysiology.
ModelDB, a large open-access database of program codes of published computational neuroscience models.
NEST, a simulation tool for large neuronal systems.
Neuroconstruct, software for developing biologically realistic 3D neural networks.
Neurofitter, a parameter tuning package for electrophysiological neuron models.
Neurojet, a neural network simulator specialized for the hippocampus.
NEURON, a neuron simulator also useful to simulate neural networks.
Neurospaces, an efficient neural simulation system that uses software engineering principles from the industry.
Neuroscience related Python tools :
pyNN
PyDSTool, a simulator and dynamical systems analysis tool with biophysical neuron and network model
specification/construction and data analysis toolboxes.
SNNAP, a single neuron and neural network simulator tool.
![Page 20: Adnan Kurt - itf.istanbul.edu.tr€¦ · İÜTF Fizyoloji AD 07 Mayıs 2010 Adnan Kurt 1 Bilgisayımsal SinirBilim Computational Neuroscience](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022041503/5e22f6c7cfb2b91cc400d511/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Neden Önemsemeli ve Neden Sakınmalı?
Temel Bilimsel Gelişme
Uygulamalı Sinirbilim
Bilgisayar Bilimleri
Matematik ve Fiziksel Sorunlar
Temel Fiziksel Sorunlar
Nanoteknoloji
Sayısal Modellerle Sanal Dünyalar