E-Locus - Ιδρυματικό Καταθετήριο Πανεπιστημίου Κρήτης - Incorporating dendritic mechanisms in spiking neural networks through the Dendrify framework

Αρχική Incorporating dendritic mechanisms in spiking neural networks through the Dendrify framework

Αποτελέσματα - Λεπτομέρειες

[Προσθήκη στο καλάθι]

Κωδικός Πόρου

000467395

Τίτλος

Incorporating dendritic mechanisms in spiking neural networks through the Dendrify framework

Άλλος τίτλος

Ενσωματώνοντας δενδριτικούς μηχανισμούς σε τεχνητά νευρωτικά δίκτυα μέσω του θεωρητικού πλαισίου Dendrify

Συγγραφέας

Πάγκαλος, Μιχαήλ Κ.

Σύμβουλος διατριβής

Ποϊράζη, Παναγιώτα

Μέλος κριτικής επιτροπής

Δελιδάκης, Χρήστος
Φρουδάκης. Εμμανουήλ
Χαραλαμπόπουλος, Ιωάννης
Σιδηροπούλου, Κυριακή
Παυλίδης, Παύλος
Treves, Alessandro

Περίληψη

Η υπολογιστική μοντελοποίηση αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της έρευνας για την κατανόηση του πώς οι ιδιότητες των νευρικών κυττάρων συμβάλλουν στη λειτουργία των νευρωνικών δικτύων. Παρόλα αυτά, ο ρόλος των ποικίλων δενδριτικών μηχανισμών σε διάφορες εγκεφαλικές λειτουργίες παραμένει σε μεγάλο βαθμό άγνωστος. Αυτό το θεωρητικό κενό υφίσταται εν μέρει λόγω της δυσκολίας ανάπτυξης ρεαλιστικών αλλά και αποδοτικών μοντέλων που να αναπαράγουν με ακρίβεια τις ιδιότητες των δενδριτών, χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα υπολογιστικά εργαλεία. Τα υπάρχοντα νευρωνικά δίκτυα, αν και αποδοτικά, είναι συνήθως υπερβολικά απλοποιημένα, παραβλέποντας βασικές δενδριτικές ιδιότητες. Αντίθετα, τα δίκτυα που αποτελούνται από νευρώνες με ρεαλιστικά μορφολογικά και βιοφυσικά χαρακτηριστικά είναι πολύπλοκα και υπολογιστικά δαπανηρά, καθιστώντας τα μη πρακτικά για προσομοιώσεις μεγάλης κλίμακας. Για να αντιμετωπίσουμε αυτό το πρόβλημα και να γεφυρώσουμε το χάσμα μεταξύ των δύο προσεγγίσεων, δημιουργήσαμε το Dendrify. Το Dendrify είναι ένα θεωρητικό πλαίσιο για την ανάπτυξη απλοποιημένων μοντέλων νευρώνων που διατηρούν όμως ρεαλιστικές δενδριτικές και συναπτικές ιδιότητες. Το πλαίσιο αυτό βασίζεται σε παγιωμένες θεωρητικές προσεγγίσεις και μπορεί εύκολα να υλοποιηθεί σε διάφορες γλώσσες προγραμματισμού και πλατφόρμες λογισμικού. Για καλύτερη προσβασιμότητα, διατίθεται επίσης ως ένα δωρεάν πακέτο Python ανοικτού κώδικα που λειτουργεί απρόσκοπτα με τον προσομοιωτή Brian 2. Μέσω φιλικών προς τον χρήστη εντολών, το Dendrify δημιουργεί αυτόματα απλουστευμένα μοντέλα νευρώνων, ενώ διαχειρίζεται όλες τις εξισώσεις και τις παραμέτρους που είναι απαραίτητες για τις προσομοιώσεις στον Brian. Παράλληλα, επωφελείται από τα ισχυρά χαρακτηριστικά του Brian, όπως η ευκολία χρήσης, η επιτάχυνση υλικού μέσω GPU και η ευρεία συμβατότητα με διαφορετικά λειτουργικά συστήματα. Τα απλουστευμένα μοντέλα που αναπτύσσονται μέσω του Dendrify συνδυάζουν την ευελιξία, την αποδοτικότητα και τη βιολογική συνάφεια, επιτρέποντας τη διερεύνηση της δενδριτικής συμβολής στις λειτουργίες νευρωνικών δικτύων. Με την ενσωμάτωση των δενδριτικών υπολογισμών σε νευρωνικά δίκτυα, το Dendrify υπόσχεται να ενισχύει την κατανόηση των νευρωνικών λειτουργιών και των κυκλωμάτων, ανοίγοντας το δρόμο για την ανάπτυξη πιο ρεαλιστικών και ισχυρών συστημάτων και αλγορίθμων εμπνευσμένων από τη βιολογία.

Φυσική περιγραφή

95 φύλλα : πίν., σχήμ., εικ. ; 30 εκ.

Γλώσσα

Αγγλικά

Θέμα

Dendrites

Neural simulations

Python

Software

Δενδρίτες

Θεωρητικό πλαίσιο

Λογισμικό