Modelowanie komputerowe układu nerwowego

Kurs stanowi wprowadzenie do zagadnień nazywanych neurobiologią teoretyczną i obliczeniową.

w sali

Na zajęciach poznamy zasady teoretyczne oraz będziemy tworzyć modele leżące u podstaw dynamicznych procesów neuronalnych, takich jak pasywne własności błony neuronalnej, aktywne prądy jonowe i potencjałami czynnościowymi, przekaźnictwem synaptycznym, generacja aktywności rytmicznej i synchronizacją. Zapoznamy się również z modelowaniem populacji w skali mezoskopowej.

Na zajęciach stosować będziemy oprogramowanie Simulink oraz Neuron.

1. Wprowadzenie do Matlaba i Simulinka

2. Modele populacyjne - model rytmu alfa Lopesa da Silvy

3. Zapoznanie z pakietem Neuron, konstrukcja prostych modeli za pomocą interfejsów graficznych

4. Podstawy teoretyczne - potencjał spoczynkowy

5. Symulacje potencjału spoczynkowego

6. Podstawy teoretyczne - potencjał czynnościowy

7. Symulacje potencjału czynnościowego

8. Prądy błonowe i ich rola w kształtowaniu wzorców odpalania w neuronach

9. Podstawy teoretyczne - przekaźnictwo synaptyczne

10. Symulacje przekaźnictwa synaptycznego

11. Proste modele pisane w jezyku hoc

12. Jezyk NMDL

13. Wprowadzenie do programowania obiektowego w jezyku hoc

14. Model neuronu IF (integrate and fire)

15. Sieci neuronów IF

16. Sieci neuronów rzeczywistych

Nakład pracy studenta:

75h - udział w wykładzie i ćwiczeniach - 5 ECTS

30h - przygotowanie do wykładów - 1 ECTS

45h - opracowanie projektu - 1.5 ECTS

Razem: 7.5 ECTS

Nicholas T. Carnevale, Michael L. Hines The NEURON Book, Cambridge University Press, 2006 (free pdf)

Peter Dayan and Laurence F. Abbott Theoretical Neuroscience: Computational and Mathematical Modeling of Neural Systems, MIT Press, 2001 (free pdf)

Wulfram Gerstner and Werner M. Kistler, Spiking Neuron Models: Single Neurons, Populations, Plasticity, Cambridge University Press, 2002 (free html)

D. Johnston and S. M. Wu Foundations of Cellular Neurophysiology, MIT Press 1995

Nauczymy się stosować matematyczne i obliczeniowe metody, w celu zrozumienia dynamicznych własności neuronów, sieci neuronalnych i mechanizmów generacji wybranych rytmów EEG.

Indywidualny projekt na zaliczenie

Obecność nie ma wpływu na ocenę, lecz jest zalecana.

W ramach przedmiotu można zaliczyć Zespołowy Projekt Studencki za 5 ECTS. W tym celu, w 3-5 osobowych zespołach należy przygotować raport opublikowany w Internecie przedstawiający wybrane zagadnienie opracowane w ramach przedmiotu.

Nie dotyczy