Upload
saber
View
58
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Interdyscyplinarne Centrum Nowoczesnych Technologii Laboratorium NeuroKognitywne. Włodzisław Duch & Co Katedra Informatyki Stosowanej, WFAiIS , UMK. Cel i Grupa Badawcza. Laboratorium zorganizowała Katedra Informatyki Stosowanej, Google: Katedra KIS UMK - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Interdyscyplinarne Centrum Nowoczesnych TechnologiiLaboratorium NeuroKognitywne
Interdyscyplinarne Centrum Nowoczesnych TechnologiiLaboratorium NeuroKognitywne
Włodzisław Duch & CoKatedra Informatyki Stosowanej, WFAiIS, UMK
Cel i Grupa Badawcza
• Laboratorium zorganizowała Katedra Informatyki Stosowanej, Google: Katedra KIS UMK
• Jest to samodzielna jednostka Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK, istnieje od 1991 roku.
• 3 profesorów: W. Duch, O. Sokolov i J. Meller, pracujący w KIS oraz Uni. Cincinnati + Children's Hospital Research Foundation.
2 dr hab. (R. Adamczak, N. Jankowski), 3 dr i 2 mgr. • Laboratorium ma być bazą eksperymentalną dla
badań neurokognitywistycznych, wspierając rozwój naukowy kadry związanej z unikatowym kierunkiem studiów „Kognitywistyka”, prowadzonym na UMK od 2009 roku.
• Wykorzystywane będzie przez współpracowników z innych jednostek UMK i spoza UMK, również z zagranicy.
FMRI – analiza sygnału• Siła sygnału fMRI jest zależna od poziomu
utlenienia krwi w obserwowanych wokselach, stąd określenie „sygnał BOLD” = Blood Oxygen Level Dependent”.
• Utlenienie krwi jest przyjmowane za miarę aktywności neuronalnej w niedawnej (5-7 sek) przeszłości w danym obszarze, np. aktywność przez 300 sek.
• Informacja zbierana jest co kilka sekund i pozwala na lokalizację miejsca aktywności w przestrzeni z dokładnością do kilku mm (mln neuronów, 10 mld synaps).
• Połączenie z EEG pozwala na lokalizację zdarzeń w czasie, ale jest technicznie trudne (silne zakłócenia).
FMRI – trudności interpretacji
• Zarówno pobudzanie jak i hamowanie aktywności zużywa energię, widzimy tylko różnice pomiędzy dwoma stanami.
• Zmiany są bardzo małe i potrzeba wielokrotnych powtórzeń by zebrać jednoznaczną informację.
• Utlenienie krwi jest przyjmowane za miarę aktywności neuronalnej ale brakuje odniesienia do geometrii układu krwionośnego: gdzie może dopływać krew, jak szybko, w jakich ilościach, czy wszędzie w mózgu jednakowo?
• Wiele innych czynników wpływa na sygnał BOLD: ruchy głowy, oddychanie, poziom glukozy, CO2 i kofeiny we krwi, zmiany ciśnienia i przepływu krwi, pobudzenie emocjonalne i dodatkowe procesy myślowe nie związane z samym eksperymentem … duża wariancja wyników, trudno uśredniać.
Neuronalny determinizmNeuronalny determinizm
Ogranicza nas genetyczny i neuronalny determinizm.
Neuronalny determinizm:
wynik doświadczeń życiowych, wychowania, prania mózgu; nie możemy myśleć inaczej, niż pozwala nam na to aktywność neuronalna.
Genetyczny determinizm częściowo ma wpływ na neuronalny.
Co zostało do odkrycia?
• Pierwsze badania ludzi w 1992, mamy 20 lat opóźnienia. • Pomimo trudności technicznych fMRI doprowadził do wielu
odkryć pozwalających lepiej zrozumieć mózgi. Nadal jest wiele do zrobienia, nie tylko w medycynie: • Lepsze zrozumienie relacji sygnał–aktywność neuronalna.• Zwiększenie powtarzalności wyników przez odpowiednie
przygotowanie badanych (poziom glukozy, stan mentalny, neurofeedback, TMS?)
• Indywidualne różnice konektomu i przepływu informacji przez mózgi w różnych warunkach, procesy spontaniczne.
• Świadomość, relacje przeżyć subiektywnych i stanów mózgu. • Wyobraźnia: agnozje, nowa dziedzina w neuropsychologii,
przydatna do oceny talentu muzycznego i artystycznego.
NCOB, Kajetany
Naukowe Centrum Obrazowania BiomedycznegoŚwiatowe Centrum Słuchu, Kajetany
Podpisano umowę naukową z Instytutem Fizjologii i Patologii Słuchu w ramach którego działa Naukowe Centrum Obrazowania Biomedycznego.
Centrum w Kajetanach powstało w 2009 rokui specjalizuje się w badaniach czynnościowych mózgu z wykorzystaniem techniki fMRI oraz jednoczesnych rejestracji EEG/fMRI (ponad 2 tysiące przeprowadzonych badań).
Ścisła współpraca interdyscyplinarnych zespołów z Kajetan i Torunia gwarantuje wysoką jakość badań i wykorzystanie najnowocześniejszych technologii i metod analizy badań MR i EEG.
NCOB, Kajetany
Naukowe Centrum Obrazowania BiomedycznegoŚwiatowe Centrum Słuchu Kajetany
Doświadczenie:• Metodologia wspólnej rejestracji EEG i fMRI• Badania plastyczności ośrodków korowych• Badania czynnościowe wyższych funkcji
poznawczych• Badania funkcji ośrodków drogi słuchowej• Badania czasowego przesunięcia progu słyszenia
w wyniku zmęczenia słuchowego• Monitorowanie zmian w korze ruchowej i
czuciowej w wyniku rehabilitacji pacjentów po uszkodzeniach mózgu
• Badania lateralizacji mózgowej• Badanie emocji• Przetwarzanie informacji symbolicznej związanej
z językiem u osób zdrowych oraz osób z zespołem Aspergera.
Lab. EEG-ERP-BCI-neurofeedback• Badanie wyobrażeniowej agnozji
słuchowej za pomocą analizy potencjałów wywołanych ERP, wpływ różnic na strategie uczenia.
• Interfejsy mózg-komputer (BCI, Brain-Computer Interface) w rehabilitacji po udarze.
• Neuroekonomia: wpływ nieuświadomionych bodźców na reakcje fizjologicznych i podejmowane decyzje.
• Wczesna diagnostyka i terapia dysleksji w oparciu o metody kognitywistyczne.
• Neurofeedback jako forma terapii dzieci nadpobudliwych, do korekcji słuchu i wymowy, do wspomagania procesów uczenia się, analizy i regulacji emocji, wzmacniania woli i kreatywności.
Rozwój niemowląt• Projekt inteligentnej kołyski i zabawek
kognitywnych, do wczesnej diagnostyki, wykrywania nieprawidłowości rozwoju, ciągłego monitorowania dziecka i ukierunkowania rozwoju.
• Inteligentna kołyska: czujniki ruchu, smoczek telemetryczny, mikrofony i kamery, analiza sygnałów.
• Stymulacja słuchu, wzroku i dotyku, analiza reakcji.• Stymulacje rozwoju słuchu fonematycznego umożliwią
dzieciom naukę dowolnego języka, w tym języków tonalnych.
• Stymulacje rozwoju słuchu muzycznego.• Rozwój inteligencji przez stymulację pamięci roboczej.• Rozwój ciekawości i potrzeby działania dziecka. • Patent: Układ aktywnego stymulatora ośrodków mowy,
zwłaszcza niemowląt i dzieci (2002).
Telemetric pacifier
Control unit la-la … la-ra-ra… sound sequences
Database of speech sounds A/D converter receiver
Speaker
Audiovisual device (reward)
D/A converter
Wireless communication
Non-volatile memory
Database of reward patterns
RAM
Lab. badań psycho-akustycznych
• Opracowanie systemu diagnostyczno -doradczego wspomagającego ocenę stanu i planowanie terapii pacjentów z ubytkami słuchu, uczenia mowy z implantami ślimakowymi, badań audiometryczne, testy sprawności umysłowej, zdolności muzycznych.
• Chronometria, badania rozdzielczości czasowej i częstotli-wościowej dźwięków, przetwarzania bodźców muzycznych, synchronizacji senso-motorycznej, związku z inteligencją.
• Badania agnozji klasycznych i agnozji wyobrażeniowych połączone z badaniami słuchowych potencjałów wywołanych (ERP) – nowa dziedzina w neuropsychologii, przydatna do oceny talentu muzycznego i artystycznego.