DYNAMIC PATTERNS IN COMPLEX BIOLOGICAL SYSTEMS
复杂生物系统中的动态模式
基本信息
- 批准号:2245588
- 负责人:
- 金额:$ 31.76万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:1987
- 资助国家:美国
- 起止时间:1987-08-01 至 1997-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:auditory stimulus biomagnetism biomagnetism measurement biomechanics brain electrical activity computational neuroscience electroencephalography electromyography electrophysiology form /pattern perception hearing human subject learning limb movement mathematical model neural information processing noise perception psychoacoustics sensorimotor system speech speech synthesizers stimulus /response superconductivity visual stimulus
项目摘要
Our long term goal is to understand how the nervous system orchestrates its
very many degrees of freedom in the service of behavioral function. We
view this as a problem or coordination which is a fundamental feature of
all living things. We pursue the hypothesis that principles of
coordination lie at the level of patterns, defined as stable and
reproducible relations among the components of a behavioral or neural
system on a chosen level of description. Pattern formation, stability and
change are studied both in breadth (different experimental model systems,
different kinds of patterns, different levels of description) and depth
(especially higher brain functions such as sensorimotor coordination,
perception and learning). The research program depends upon a continual
interchange between experiment, theory and computation and involves a
direct on-site multidisciplinary collaboration between neuroscience,
psychology and theoretical physics. The physics combines concepts of self-
organization and pattern formation in nonequilibrium systems (collective
variables, control parameters, fluctuations, time scales) with the
mathematical tools of nonlinear dynamical systems. The psychology concerns
the experimental study of how people control voluntary movements, perceive
and categorize information, and learn relationships between what they see
and what they do. The neuroscience aims at analyzing the spatiotemporally
distributed patterns of neural activity generated by the brain when people
produce these meaningful behaviors.
A strategic focus of the research is around phase transitions or
bifurcations where dynamical processes underlying pattern formation,
switching, instability and intermittency can be studied in detail and
predictions tested. Critical points are crucial because they allow the
clear demarcation of patterns enabling the identification of collective
variables and their dynamics (equations of motion). Although the same
coordination phenomena may be seen at different levels of description, our
goal is to find dynamic laws within a given level. The benefits of
discovering these (intrinsically nonlinear) dynamic pattern laws are
obvious for understanding normal behavior; less obvious is that they also
hold the key to understanding abnormal behavior. Where a given system
"lives" in the parameter space of its law(s) defines how stable or
flexible, normal or aberrant, its behavior may be.
我们的长期目标是了解神经系统是如何协调
在行为功能的服务中有很多自由度。 我们
我认为这是一个问题或协调,这是一个基本特征,
所有生物。 我们追求的假设是,
协调位于模式的水平,定义为稳定和
行为或神经系统的组成部分之间的可再现关系
系统在选定的描述级别上。 图案形成、稳定性和
在广度(不同的实验模型系统,
不同类型的模式,不同层次的描述)和深度
(特别是高级大脑功能,如感觉运动协调,
感知和学习)。 该研究计划依赖于一个持续的
实验、理论和计算之间的相互交流,
神经科学之间的直接现场多学科合作,
心理学和理论物理学。 物理学结合了自我的概念-
非平衡系统中的组织和模式形成(集体
变量、控制参数、波动、时间尺度),
非线性动力系统的数学工具。 心理学关注
关于人们如何控制自主运动,感知
对信息进行分类,并了解他们所看到的
以及他们的所作所为 神经科学的目的是分析时空
当人们在大脑中活动时,
产生这些有意义的行为。
研究的战略重点是围绕相变或
分叉,其中动态过程是图案形成的基础,
开关,不稳定性和不稳定性可以详细研究,
预测测试 关键点是至关重要的,因为它们允许
明确划分模式,
变量及其动力学(运动方程)。 虽然同
协调现象可以在不同的描述层次上看到,我们的
目标是在给定的水平内找到动态规律。 的好处
发现这些(本质上非线性的)动态模式定律是
对于理解正常行为来说是显而易见的;不太明显的是,它们也
掌握着理解异常行为的关键 当一个给定的系统
“生活”在其法律的参数空间中定义了如何稳定或
灵活的,正常的或异常的,它的行为可能是。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
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