뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

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1 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실
뇌공학 자유공모과제 BR-1-7 동적 정보 코딩을 위한 신경망 모형 개발및 응용 한승기 충북대 물리학과 국형태 – 경원대 물리학과(공동연구원) 조선영 - 충북대 기초과학연구소(postdoc) 이상귀 – 포항공대 뇌과학연구소(postdoc) 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

2 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실
연구 목표 생물학적 신경계의 동적 발화 특성을 기반으로 신 개념 동적 정보 코딩 모형 개발 생물학적 실험 데이터 분석 미시적 신경 발화 특성 분석  신경계 연결 특성 거시적 뇌파 활동 분석(ERP)  거대 신경망 연결 특성 동적 발화 특성 분석 시간 정보 코딩, 집단 코딩 발화 신경망 구성 측면 연결 특성, 시간 분할 모형, 대뇌 피질 모형 시청각 정보 처리를 위한 요소기술 제공 시공간 분석 기술, 시간 정보 코딩, 동적 신경망 모형 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

3 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실
연구의 필요성 생물학적 신경계 연구 생물학적 신경계의 다양성과 보편성 신경 세포의 발화에 의한 정보 코딩 거시적 인지 과정의 미시적 이해 신 개념 정보 코딩 실험 관측 데이터: 다중 채널 전극, ERP, fMRI 데이터 분석 기법: 발화 패턴 분석, 비선형/시공간 분석 신경계의 동적 특성 분석: 비선형 동력학, 시뮬레이션 정보 코딩 연구: 시간 정보 코딩, 베이지안 법칙 생물학적 신경계의 발화 특성을 기반으로 하는 신개념 정보 코딩 방법론 제시 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

4 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실
연구 추진전략 및 방법 실험 데이터 분석 다중 채널 전극: 국내외 실험 그룹과 협력 Rochester 대학(이대열교수), 서울대(이춘길교수), 한림대(신형철) , 아주대(정민환교수), 고려대(김현택교수) 등 두뇌 활성도: ERP 실험(충북대: 32채널, 조선영박사) 모형 분석 발화 신경 모형: 시간 코딩, 동기화를 통한 발화 신뢰성 집단 코딩: 베이지안 법칙, 특징 추출 미시적 분석거시적 동적 신경망 모형 발화 신경망, 동적신경망, 학습 법칙 시간 분할, 동적 수용야, 대뇌 피질 시뮬레이터 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

5 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실
연구팀 구성 1단계 연구 사업 참여:감각정보처리 모델링 자극에 의한 발화 특성 연구(encoding 관점) 잡음의 기능: 추계공명, 결맞음 공명 동기화: 동기화와 반동기화, 추계진동자의 동기화 대뇌피질 모형: 방향성 column 구조 모형 다중 채널 분석및 뇌파 측정 조선영박사(고려대 김현택교수 그룹) 임태규, 김정애(충북대) 정보 코딩을 위한 연구진 이상귀박사(RIKEN, S.Tanak) 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

6 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실
연구내용 및 연구개발 추진체계 동적 신경 코딩 시공간 패턴 분석 동적 신경 코딩의 동기화와 신뢰성 분석 (국,이,한) 다중 채널 발화의 시공간 패턴 분석 (한,조,국) 1 차 년도 2 차 년도 집단 코딩에 의한 특징 추출과 디코딩 (국,이,한) 뇌파의 시공간 패턴 분석과 신경망 연결 특성 분석 (한,조,국) 동적 신경 코딩 구현 신경망 모형 개발 (국,한,조) 시공간 패턴 분석에 기반한 동적 신경망 개발 (한,국,이) 3 차 년도 생물학적 신경계의 동적 특성에 기반한 신개념 정보 코딩 모형 개발 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

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1차년도 연구내용 동적 신경 코딩을 위한 시간 코딩과 신뢰성 분석 발화 신경 모형: integrate-and-fire 모형, 잡음의 영향, 발화 간격의 가변성 분석 시간 코딩: 발화 간격을 이용한 위상 공간 구성 자극과 발화의 동기화: 발화의 신뢰성 기작 다중 채널 발화의 시공간 패턴 분석과 신경계 연결 특성 분석 신경 세포의 발화 분리: ICA 분석 발화 간격을 이용한 위상 분석: 상호 연결 특성 규명 뇌파 측정: 시각 자극에 대한 ERP 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

8 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실
1차년도 연구비 연구비 70,000,000원 34,800,000원(50%) 선임급 2명: 조선영박사, 이상귀박사 원급 6명(박사과정:2명, 석사과정:4명) 인건비 여비및 기술정보활동비: 12,830,000원(18%) 재료비: 13,870,000원(20%) 기타: 8,500,000원(12%) 직접 경비 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

9 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실
동적 신호의 시간 코딩 동적 신호  동적 발화 특성(발화 간격) 분석 연속적 발화 간격 위상 공간 구성 자극 위상 공간과 발화 위상 공간의 상동성 동기화 동기화 현상 발화 시간의 신뢰성 기작 Drive attractor Response attractor X(tf) X(tf-d) X(tf-2d) Spike time reliability 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

10 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실
다중채널 발화 분석: 위상 분석 발화 간격(360도 위상) 위상 속도 측정 위상 속도가 상대방 위상에 의존성 측정 상호작용 특성 분석 동기화: 흥분성 반동기화: 억제성 상호작용의 방향, 크기 상호작용 행렬 구성 1(t) #1 2(t) #2 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

11 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실
뇌파의 시공간 패턴 분석 ERP 뇌파 : 반복적 자극에 의한 coherent 시공간 패턴 ICA 분석  공간 패턴과 시간 특성으로 분리 Single-trial ERP 분석 반응 특성 분석 공간 패턴 사이의 상호 연결 특성 인지 경로 연구 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실

12 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실
요약 생물학적 신경계 연구 신개념 정보 코딩 실험 데이터 분석 다중 채널 전극, 뇌파 국내외 실험 그룹과 협력, ERP 뇌파 실험 정보 코딩 모형  시간 코딩, 베이지안 법칙 발화율 코딩의 한계 극복 동적 신경망 모형 개발 1단계 3년간의 연구 결과: 동력학 분석 발화 신경망 모형, 시각피질 모형 미시적 모형과 거시적 특성의 연계 뇌신경정보학선정평가발표 충북대 신경동력학연구실