Włodzisław Duch & Co Katedra Informatyki Stosowanej, WFAiIS, UMK

Prezentacja na temat: "Włodzisław Duch & Co Katedra Informatyki Stosowanej, WFAiIS, UMK"— Zapis prezentacji:

1 Włodzisław Duch & Co Katedra Informatyki Stosowanej, WFAiIS, UMK
Interdyscyplinarne Centrum Nowoczesnych Technologii Laboratorium NeuroKognitywne Włodzisław Duch & Co Katedra Informatyki Stosowanej, WFAiIS, UMK (c) Tralvex Yeap. All Rights Reserved

2 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. (c) Tralvex Yeap. All Rights Reserved

3 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). (c) Tralvex Yeap. All Rights Reserved

4 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. (c) Tralvex Yeap. All Rights Reserved

5 (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

6 Neuronalny 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.

7 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. (c) Tralvex Yeap. All Rights Reserved

8 Naukowe Centrum Obrazowania Biomedycznego
Światowe 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 roku i 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

9 Naukowe Centrum Obrazowania Biomedycznego
Światowe 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. NCOB, Kajetany

10 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. (c) Tralvex Yeap. All Rights Reserved

11 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). (c) Tralvex Yeap. All Rights Reserved

12 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. (c) Tralvex Yeap. All Rights Reserved