Recunoaterea obiectelor n creierul uman prin intermediul atractorilor


Rezumat

Una dintre cele mai dificile probleme rezolvate de creierul uman este recunoasterea vizuala a obiectelor. In prezent, avem inca o intelegere limitata asupra modului in care recunoasterea invarianta se realizeaza si implementeaza in circuite neuronale. Propunem aici o noua teorie a recunoasterii constiente a obiectelor, bazata pe dinamica atractorilor. Se considera ca fiecare obiect familiar are stocat un atractor in circuitele neuronale recurente. Sistemul evolueaza spre un atractor, ghidat fiind de stimulul vizual, inclusiv atunci cand exista doar informatie partiala despre un anumit obiect (cunoscuta completare de patternuri prin atractori). Intentionam sa exploatam aceasta proprietate pentru a investiga validitatea teoriei recunoasterii prin atractori. In acest scop, vom utiliza o paradigma vizuala special dezvoltata care permite controlul precis al cantitatii de informatie vizuala accesibila unui subiect. Studiul se va realiza atat la nivel psihofizic cat si la nivelul mecanismelor cerebrale, cu un accent special asupra relatiei dintre oscilatiile in banda gamma si dinamica de tip atractor. Metodologic, prezentul program de cercetare presupune: i) dezvoltarea unor noi paradigme de stimulare vizuala pentru recunoastere, ii) experimente psihofizice pe subiecti umani, si iii) inregistrare simultana de EEG de inalta densitate si monitorizarea privirii si dilatarii pupilare. Daca se confirma teoria recunoasterii prin mecanisme de tip atractor, aceasta va schimba in mod fundamental intelegerea noastra asupra modului prin care creierul proceseaza informatia. In primul rand, atractorii ofera o explicatie pentru recurenta puternica de la nivelul conectivitatii din circuitele neocorticale. In al doilea rand existenta atractorilor ar putea contribui semnificativ la elucidarea mecanismelor de memorie vizuala din creier. In fine, aceste descoperiri pot motiva si ghida noi experimente neurofiziologice care sa identifice circuitele corticale ce implementeaza atractorii.


Echipa de cercetare

Dr. Ing. Raul C. Murean, director de proiect. Grad de implicare n proiect > 60%.

[Pagina personal]    [Curriculum Vitae]
Dr. Ing. Vlad V. Moca, cercettor postdoctorand.

[Curriculum Vitae]
Dr. Ioana Ţinca, cercettor postdoctorand.

[Curriculum Vitae]


Obiective i activiti

  • Raport de activitate pe anul 2010.
     [pdf]

  • Raport de activitate pe anul 2011.
     [pdf]

  • Raport de activitate pe anul 2012.
     [pdf]

  • Raport de activitate pe anul 2013.
     [pdf]



Rezultate

  • Sinteza lucrrii pe anul 2010.
     [pdf]

  • Sinteza lucrrii pe anul 2011.
     [pdf]

  • Sinteza lucrrii pe anul 2012.
     [pdf]

  • Sinteza lucrrii pe anul 2013.
     [pdf]



Publicaii

Articole:

  • Moca V.V., Nikolic D., Singer W., Muresan R.C. (2013), Membrane resonance enables stable and robust gamma oscillations. Cerebral Cortex (in press).
     [pdf]  [link]

  • Pampu N.C., Vicente R., Muresan R.C., Priesemann V., Siebenhhner F., Wibral M. (2013), Transfer Entropy as a tool for reconstructing interaction delays in neural signals, Proceedings of International Symposium on Signals, Circuits & Systems - ISSCS 2013 (in press).

  • Nikolic D., Muresan R.C., Feng W., Singer W. (2012), Scaled correlation analysis: a better way to compute a cross-correlogram. European Journal of Neuroscience 35(5): 742-762.
     [pdf]  [link]

  • Moca V.V., Tincas I., Melloni L., Muresan R.C. (2011), Visual exploration and object recognition by lattice deformation. PLoS One 6(7): e22831.
     [pdf]  [link]

  • Jurjut O.F., Nikolic D., Singer W., Yu S., Havenith M.N., Muresan R.C. (2011), Timescales of Multineuronal Activity Patterns Reflect Temporal Structure of Visual Stimuli. PLoS One 6(2): e16758.
     [pdf]  [link]

Rezumate, rezumate extinse, postere i prelegeri invitate:

  • Moca V.V., Muresan R.C. (2013), Discriminating legitimate oscillations from broadband transients, (CNS Meeting 2013) Paris France: BMC Neuroscience 14 (Suppl 1), P286.
     [pdf] [link]

  • Tincas I., Moca V.V., Muresan R.C. (2013), Visual sampling and integration of information in object recognition, Proceedings of the ASSC 17, P2-069, San Diego, July 12-15.

  • Tincas I., Moca V.V., Muresan R.C. (2011), Pupil dilation and visual object recognition, (ICON XI 2011) Palma de Mallorca, Spain: Frontiers in Human Neuroscience, doi:10.3389/conf.fnhum.2011.207.00473.
     [link]

  • Moca V.V., Muresan R.C. (2011), Emergence of beta/gamma oscillations: ING, PING, and what about RING?, (CNS Meeting 2011) Stockholm Sweden: BMC Neuroscience 12 (Suppl 1), p. 230.
     [pdf] [link]

  • Muresan R.C. (2011), Visual Exploration and Object Recognition with the "Dots" Stimuli, invited talk at Castle Ringberg retreat of the Max Planck Institute for Brain Research, Tegernsee, Germany, September 2011.

  • Muresan R.C. (2010), Looking into the brain: where modeling, experiment and analysis meet, invited talk at Diaspora in Cercetarea Stiintifica si Invatamantul Superior din Romania, Workshop Exploratoriu: "Noi perspective de investigare a creierului", Bucharest, Romania, September 2010.