Neuroinformatyka

Definicja neuroinformatyki

Neuroinformatyka to interdyscyplinarna dziedzina badawcza koncentrująca się na strukturze danych i narzędziach programowych do identyfikacji, analizy, modelowania, organizowania i udostępniania danych z zakresu neuronauki. Neuroinformatyka stosuje inżynierię neuromorficzną, neuroinformatykę obliczeniową i ontologie do baz danych z zakresu neuronauki, aby integrować, wizualizować i kwantyfikować badania nad neuronauką.

Najczęściej zadawane pytania dotyczące neuroinformatyki

Czym jest neuroinformatyka?

Badania w dziedzinie neuroinformatyki obejmują teorię i metodologię, w tym dyskusje na temat podejść do modelowania obliczeniowego, projektowania baz danych, narzędzi analitycznych, meta-analiz oraz udostępniania danych. Dane eksperymentalne są rozległe w heterogenicznej dziedzinie neuronauki, a integracja i analiza tych coraz większych zbiorów danych o wysokiej wymiarowości wymaga neuroinformatyki, aby poszerzyć naszą wiedzę na temat układu nerwowego.

Neuroinformatyka znajduje się na przecięciu neuronauki i nauki o informacjach. Badania z zakresu neuronauki obejmują wiele różnych subdyscyplin, które analizują dane z różnych poziomów mózgu, a nauka o informacjach zajmuje się gromadzeniem, klasyfikowaniem i rozpowszechnianiem informacji, między innymi. Aby rozwiązywać coraz bardziej skomplikowane problemy, klinicyści i badacze używają narzędzi obliczeniowych, modeli matematycznych i baz danych neuroinformatycznych dostarczonych przez neuroinformatyków do współpracy, wymiany informacji i ilościowego potwierdzania działających teorii.

Jakie są niektóre dziedziny związane z neuroinformatyką?

Neuroinformatyka koncentruje się głównie na rozwoju narzędzi i baz danych do zarządzania, analizy, modelowania i udostępniania danych z zakresu neuronauki. Istnieje jednak wiele zastosowań naukowych, które korzystają z tego organizacyjnego i ilościowego podejścia, przynosząc również cenne spostrzeżenia do neuronauki. Szczególnie:

• Informatyka – Modele obliczeniowe systemów neuronalnych

• Psychologia eksperymentalna – Dane poznawcze, emocje i język

• Medycyna – Starzenie się i choroby psychiczne, takie jak depresja i lęk

• Inżynieria – Technologia interfejsu mózg-komputer

• Chemia – Struktura atomowa układu nerwowego

• Matematyka – Kwantyfikacja różnicowania neuronalnego i innych modeli neuronowych

• Nauki przyrodnicze – Procesy fizyczne w komórkach nerwowych i sieciach neuronalnych

• Biologia – Procesy chemiczne i struktura molekularna

Jaki jest związek między neuroinformatyką obliczeniową a neuroinformatyką?

Neuroinformatyka obliczeniowa to badanie rozwoju, struktury, fizjologii, przetwarzania informacji i zdolności poznawczych układu nerwowego. Neuroinformatycy obliczeniowi stosują inżynierię neuromorficzną i inne techniki, aby zrozumieć, jak mózg przetwarza informacje, a informatyka przyspiesza to odkrycie neuronaukowe.

Narzędzia neuroinformatyczne, takie jak analiza obrazów, symulacje komputerowe i integracja baz danych, pomagają w modelowaniu neuronów i współpracy w dziedzinie neuroinformatyki obliczeniowej. Natura tej subdyscypliny neuronauki jest głównie ilościowa, więc neuroinformatyka jest korzystna w organizacji i analizie danych pochodzących z badań obliczeniowych. Neuroinformatyka obliczeniowa różni się w bardziej jakościowych eksperymentach, takich jak znalezienie optymalnego projektu układów nerwowych lub badanie różnych schematów połączeń neuronowych w modelowych sieciach.

Czym jest oprogramowanie neuroinformatyczne?

Oprogramowanie neuroinformatyczne koncentruje się głównie na zastosowaniu informatyki do budowy baz danych, narzędzi i sieci do badań z zakresu neuronauki. Niektóre aplikacje oprogramowania neuroinformatycznego zajmują się strukturyzowaniem danych w celu stworzenia spójnej terminologii i formatów do udostępniania danych; BrainML na przykład jest systemem, który zapewnia standardowy format XML.

Oprogramowanie do integracji neuroinformatycznej jest również powszechne. Na przykład Biomedical Informatics Research Network (BIRN) jest systemem sieciowym dla neuronauki, w którym zasoby, usługi, interfejsy i bazy danych mogą być wirtualnie rozdzielane w pojedynczym środowisku. BIRN został utworzony w celu poprawy diagnozy i leczenia chorób.

Neokortykowa baza danych mikrosieci (NMDB) jest dużą kolekcją danych mózgowych od poziomu komórkowego do złożonych struktur. Oprogramowanie tej bazy danych działa podobnie do oprogramowania open source, ponieważ badacze mogą dodawać do niej i edytować bazę danych.

Innym głównym celem oprogramowania neuroinformatycznego jest analiza i modelowanie systemów neuronalnych. Na przykład Budapesztańska Baza Połączeń Referencyjnych jest modelem mózgu 3D online, który można wykorzystać do wizualizacji połączeń w ludzkim mózgu. Został zebrany z obrazowania rezonansu magnetycznego (MRI) u 477 osób w ramach Projektu Połączenia Ludzkiego.

Dokąd zaprowadzi nas neuroinformatyka?

Ewolucja neuroinformatyki zwiększyła pewność w branży neuronaukowej, aby inwestować w projekty badawcze mózgu z rosnącymi budżetami. Zaawansowane narzędzia neuroinformatyczne wynalezione w ciągu ostatnich pięciu do dziesięciu lat doprowadziły do dokładniejszego zrozumienia struktury i funkcji mózgu, a przyszłość neuroinformatyki nadal będzie miała istotny wpływ na badania z zakresu neuronauki.

Era dużych danych neuronowych jest przed nami, a ogromne ilości danych neuroobrazowych o różnych modalnościach i dynamiczne metodologie agregujące z różnych instytucji wymagają innowacyjnych integracji, które będą wymuszać rozwój neuroinformatyki. Poza integracjami, przyszłe przypadki użycia prawdopodobnie rozwiną się w zakresie archiwizacji danych, przetwarzania danych i eksploracji danych, wśród innych zastosowań.

Czy EMOTIV oferuje produkty dla neuroinformatyki?

EMOTIV oferuje innowacyjne narzędzia neuroinformatyczne dla neuronaukowców i klinicystów, aby przyspieszyć ich badania. Na przykład EMOTIV BrainViz to oprogramowanie do wizualizacji mózgu w czasie rzeczywistym w edukacji neuronaukowej i wystawach. Wyświetlanie dynamiki mózgu w czasie rzeczywistym jest idealne do pokazów, prezentacji i zastosowań edukacyjnych.

EMOTIV oferuje również nagradzane zintegrowane rozwiązanie oprogramowania EMOTIV PRO dla badań i edukacji z zakresu neuronauki. EMOTIV PRO to narzędzie oprogramowania neuroinformatycznego do pozyskiwania danych EEG, oznaczania zdarzeń, analizy i przechowywania danych do profesjonalnych badań nad mózgiem i edukacji z użyciem dowolnych naszych zaawansowanych hełmów EEG.