Estimating Functional Connectivity and Topology in Large-Scale Neuronal Assemblies: Statistical and Computational Methods

این کتاب مجموعه‌ای از الگوریتم‌های آماری جدید را توصیف می‌کند که برای استنتاج اتصال عملکردی مجموعه‌های عصبی در مقیاس بزرگ طراحی شده‌اند. الگوریتم‌ها با هدف به حداکثر رساندن دقت و کارایی محاسباتی توسعه یافته‌اند، در حالی که به طور صادقانه پیوندهای عملکردی بازدارنده و تحریکی را بازسازی می‌کنند. این کتاب در مورد روش های آماری برای محاسبه مهم ترین نمودار اتصال عملکردی گزارش می دهد و نحوه استفاده از تئوری گراف برای استخراج ویژگی های توپولوژیکی شبکه محاسبه شده را نشان می دهد. یک ویژگی خاص این است که روش های مورد استفاده و توسعه یافته در این کار به شیوه ای نسبتاً کامل و در عین حال مختصر همراه با مبانی ریاضی و توضیحات لازم برای درک کاربرد آنها گزارش شده است. علاوه بر این، تمام این روش ها در نرم افزار متن باز کاربر پسند با نام SpiCoDyn تعبیه شده است که در اینجا نیز معرفی شده است. در مجموع، این کتاب مجموعه‌ای از مدل‌های ساده‌شده و کاهش‌یافته را برای مطالعه اتصال عملکردی در شبکه‌های عصبی بیولوژیکی سیلیکو در اختیار محققان و دانشجویان فارغ‌التحصیل رشته‌های مهندسی زیستی، فیزیولوژی عصبی و علوم رایانه قرار می‌دهد، بنابراین بر پیچیدگی مدارهای مغز غلبه می‌کند.

< /p>

This book describes a set of novel statistical algorithms designed to infer functional connectivity of large-scale neural assemblies. The algorithms are developed with the aim of maximizing computational accuracy and efficiency, while faithfully reconstructing both the inhibitory and excitatory functional links. The book reports on statistical methods to compute the most significant functional connectivity graph, and shows how to use graph theory to extract the topological features of the computed network. A particular feature is that the methods used and extended at the purpose of this work are reported in a fairly completed, yet concise manner, together with the necessary mathematical fundamentals and explanations to understand their application. Furthermore, all these methods have been embedded in the user-friendly open source software named SpiCoDyn, which is also introduced here. All in all, this book provides researchers and graduate students in bioengineering, neurophysiology and computer science, with a set of simplified and reduced models for studying functional connectivity in in silico biological neuronal networks, thus overcoming the complexity of brain circuits.