Povestea revenirii mele - uefiscdi

Scurtă prezentare a proiectului de cercetare
Summary of the project
68
Microcircuitele neuronale au ajuns recent în centrul
atenţiei ştiinţifice şi sunt considerate elemente
constitutive stereotipice ale neocortexului mamiferelor.
Bazându-mă pe experienţa anterioară câştigată
în Max Planck Institute for Brain Research în
Frankfurt (MPIBR) şi Frankfurt Institute for Advanced
Studies (FIAS), intenţionez să studiez proprietăţile
microcircuitelor din perspectiva dinamicii lor, pe două
direcţii de cercetare. Prima, presupune studiul dinamicii
circuitelor indusă de proprietăţi celulare locale
(rezonanţă, integrare) şi va consta în construirea unor
modele mari de microcircuite. Se urmăreşte construirea
unor reţele care permit rezonanţei dependente
de voltaj să modifice, într-o manieră dependenţa de
activitate, structura temporală (prezenţa oscilaţiilor) în
activitatea reţelei. Sunt previzibile
implicaţii importante pentru
înţelegerea comunicării intra-corticale
şi a atenţiei vizuale. A doua
direcţie de cercetare presupune o
colaborare strânsă cu MPIBR si
FIAS din Frankfurt, Germania.
Intenţionez să continui studiul pe
înregistrări multi-electrod din cortexul
vizual al pisicilor, în două
etape. Într-o primă etapă, date
multi-electrod vor fi analizate în
contextul schimbărilor de stare corticală
(cortical state-changes) între
stări oscilatorii şi non-oscilatorii. Un
set de neuroni vor fi urmăriţi in
diferite sesiuni experimentale iar
parametri relevanţi vor fi mo-nitorizaţi:
intensitatea oscilaţiilor, burstiness,
spike-field coherence.
Diferenţele de comportament neuronal
între stări vor fi caracterizate.
În a doua etapă, neuroni artificiali
(simulati) vor fi conectati la neuroni reali iar impactul
schimbărilor de stare corticala asupra transferului de
informaţie dintre cele două populaţii va fi cuantificat.
Cele două mari direcţii de cercetare (simulare şi analiza
de date) ne vor permite să înţelegem mai bine
mecanismul oscilaţiilor corticale şi rolul funcţional al
acestora cu posibile implicaţii pentru studiul
schizofreniei, epilepsiei şi cogniţiei umane.
Impactul aşteptat al rezultatelor
proiectului asupra comunităţii ştiinţifice
şi asupra societăţii în ansamblu
Activitatea în timp a unui microcircuit
neuronal autosusţinut
Neuronal microcircuits have recently received
much attention in the scientific community, being considered
stereotypical building blocks of the mammalian
neocortex. Building on my previous experience
at Max Planck Institute for Brain Research in Frankfurt
(MPIBR) and Frankfurt Institute for Advanced Studies
(FIAS), I intend to study the properties of microcircuits
from a dynamical perspective, using two main lines of
research. The first one, addresses the circuit dynamics
that are induced by local cellular properties (resonance,
integration) and will involve studying large
models of microcircuits. The aim is to build networks
that allow voltage-dependent resonance to shape, in
an activity dependent way, the temporal structure of
network activity, inducing either desynchronized or
oscillatory activity. Very important
implications for cortical short-/longrange
communication and for visual
attention are expected. The second
line of research involves a tight collaboration
with MPIBR and FIAS in
Frankfurt. I intend to continue working
on multi-electrode recordings
from the cat visual cortex and guide
the research along two directions.
First, multi-electrode neuronal data
will be analyzed in the context of
cortical state-changes between
oscillatory and non-oscillatory
states. Several neurons from multielectrode
recordings will be tracked
along different experimental sessions
with state changes. I will monitor
relevant activity parameters
such as: oscillation strength, burstiness,
spike-field coherence, and
establish the differences in the type
of neuronal dynamics with and without
oscillation. In the second stage,
artificial (readout) neurons will be connected to real
neurons. The impact of brain-state changes on the
information transfer between real and artificial neurons
will be quantified. The two approaches (simulation
and data analysis) will enable us to better understand
the mechanism for the emergence of oscillations
and their functional role in cortical circuits.
The expected impact of the results
of the project on the scientific community
and on society
La nivel naţional, proiectul se desfăşoară într-un
domeniu ştiinţific foarte slab sau aproape deloc
reprezentat: Neuroştiinţe. Prin stabilirea Laboratorului
de Neuroştiinţe Experimentale şi Teoretice la
Coneural, se pun bazele unui nucleu important de
cercetare în domeniu. La nivel internaţional, proiectul
abordează o temă de vârf, cea a explicării proprietăţilor
şi mecanismelor funcţionale de la nivelul
On a national level, the project is in a scientific
field that is merely, if at all, represented here:
Neuroscience. Through the establishment of the
Experimental and Theoretical Neuroscience lab at
Coneural, we have created an important research
centre in the field, here in Romania. On an international
level, the project addresses a highly challenging
topic: the characterization of the properties and func-
Povestea revenirii mele - domeniul medicină