Analysis and Modeling of Coordinated Multi-neuronal Activity

از آنجایی که اطلاعات در مغز با تبادل سنبله‌ها بین نورون‌ها پردازش می‌شود، مطالعه چنین پویایی گروهی در درک حافظه وابسته به هیپوکامپ بسیار مهم است. این الگوهای سنبله و پتانسیل میدان محلی (LFPs)با روش‌های آماری مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند. این مطالعات به یافته های مهمی از پردازش اطلاعات حافظه منجر شده است. به عنوان مثال، بازپخش ردیابی حافظه، فعال سازی مجدد الگوهای عصبی ناشی از رفتار در طول خواب بعدی، نقش مهمی در تثبیت حافظه ایفا می کند. همچنین پیشنهاد شده است که یک رویداد موجی/موج تیز (یکی از ویژگی‌های LFPs در هیپوکامپ) و فعالیت اسپک در قشر مغز رابطه خاصی دارند که ممکن است تثبیت حافظه وابسته به هیپوکامپ از هیپوکامپ به قشر را تسهیل کند. این کتاب یک یافته پیشرفته از پردازش اطلاعات حافظه از طریق تجزیه و تحلیل داده های چند عصبی ارائه می دهد. نیمه اول کتاب به این جنبه تحلیلی اختصاص دارد. درک بازنمایی اطلاعات حافظه و تثبیت آن، با این حال، تنها با تجزیه و تحلیل داده ها قابل دستیابی نیست. ساخت یک مدل محاسباتی برای جستجوی یک اصل ریاضی اساسی بسیار مهم است. به عبارت دیگر، تصویر کاملی از سیستم حافظه وابسته به هیپوکامپ از طریق همکاری نزدیک بین آزمایش‌ها، تجزیه و تحلیل داده‌ها و مدل‌سازی محاسباتی روشن می‌شود. مدل‌سازی محاسباتی نه تنها به تجزیه و تحلیل داده‌های ضبط‌های چند الکترودی سود می‌رساند، بلکه بینش مفیدی را برای آزمایش‌ها و تحلیل‌های آینده ارائه می‌دهد. نیمه دوم کتاب به مدل سازی محاسباتی حافظه وابسته به هیپوکامپ اختصاص دارد.

Since information in the brain is processed by the exchange of spikes among neurons, a study of such group dynamics is extremely important in understanding hippocampus dependent memory. These spike patterns and local field potentials (LFPs) have been analyzed by various statistical methods. These studies have led to important findings of memory information processing. For example, memory-trace replay, a reactivation of behaviorally induced neural patterns during subsequent sleep, has been suggested to play an important role in memory consolidation. It has also been suggested that a ripple/sharp wave event (one of the characteristics of LFPs in the hippocampus) and spiking activity in the cortex have a specific relationship that may facilitate the consolidation of hippocampal dependent memory from the hippocampus to the cortex. The book will provide a state-of-the-art finding of memory information processing through the analysis of multi-neuronal data. The first half of the book is devoted to this analysis aspect. Understanding memory information representation and its consolidation, however, cannot be achieved only by analyzing the data. It is extremely important to construct a computational model to seek an underlying mathematical principle. In other words, an entire picture of hippocampus dependent memory system would be elucidated through close collaboration among experiments, data analysis, and computational modeling. Not only does computational modeling benefit the data analysis of multi-electrode recordings, but it also provides useful insight for future experiments and analyses. The second half of the book will be devoted to the computational modeling of hippocampus-dependent memory.