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Page 1: Department of Engineering Neurociencia de Sistemas...Clase 1. Introducción a neurociencia de sistemas Astonishing Hypothesis. Francis Crick. 2004. (el mejor de divulgacion entre muchos

Neurociencia de S

istemas

Rodrigo Q

uian Quiroga

Departm

ent of Engineering

University of Leicester

ww

w.le.ac.uk/neuroengineering

“… ‘You’, your joy and your sorrow

s , your m

emories and your am

bitions, your sense of personal identity and free w

ill, are in fact no m

ore than the behaviour of a vast assembly of

nerve cells and their associated molecules.”

Francis Crick. The Astonishing hypothesis.

Francis Crick (1916-2004)

Cracking the neural code!

Main research areas

How

are concepts represented in the hum

an brain?H

ow can w

e optimise data processing m

ethods to obtain m

ore information from

neural data?

Can paralized patients m

ove prosthetic devices w

ith their thought?

I - Recordings in epileptic patients

II - Advanced processing of neural data

IV - Neuroprosthetics

III - Art &

Science

Can w

e combine know

ledge from arts and

neuroscience ?

V - EEG &

Eye tracking

How

can we study non-invasively perception

and mem

ory processes?D

o animals have conceptual

representations as humans?

VI - Anim

al recordings

Neurociencia de Sistem

as

•M

odelado

•A

nalisis de seniales

•Experim

entos (Neurofisiologia)

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Which level?

Neurociencia de Sistem

as

•Clase 1. Introducción

•Clase 2. Registros extracelulares y Spike sorting.

•Clase 3. Procesado de inform

ación visual.

•Clase 4. Percepción y m

emoria.

•Clase 5. D

ecodificación – Teoría de la información.

•Clase 6. Electroencefalografía – A

nálisis de tiempo-frecuencia y W

avelets.

•Clase 7. Potenciales evocados – A

nálisis de ensayo único.

Algunas ideas basicas

de Neurociencia

Phrenology

Franz Gall

Pierre Flourens

Aggregate-field view

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Brocca’s area: Speech

Wernicke’s area: Language understanding

Motor areas (Jackson)

Are functions localized?

Ram

on y Cajal

Extracellular recordings

Movem

ent planning areas

Richard A

ndersen

Monkey does reaches and saccades

Adapted from

ww

w.vis.caltech.edu

Recorded activity for an eye

movem

ent to a briefly flashed target.

FLAS

HE

D TA

RG

ET

EY

E M

OV

EM

EN

T

Tim

e

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Movem

ent planning areasPlanning of arm

reaches

Planning of saccades

Spike sorting?Spike detection

Spike sorting

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Wave_clus

Neural C

omputation, 2004

www.le.ac.uk/csn

Visual perception

Visual pathway

from van E

ssen and colleagues

Time

Time

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Orientation TuningD

avid Hubel &

Torsten Wiesel

Kanizsa triangle

Perception

Change blindness

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Visual illusion

Scintillating grid illusion

Scintillating grid illusion

Scintillating grid illusion

Perception

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Hippocam

pus

V1

ITPerception Action

Hubel and W

iesel

Gross and cow

orkers

Single cell recordings in humans

•Subjects: –

Epileptic patients, candidates for epilepsy surgery

•Recordings:–

64 microwires able to record single-

neurons and LFPs•

In hippocampus, am

ygdala, entorhinal cortex and parahippocam

pal gyrus.

Clinical contacts

MR

I

Background image by Peter Clevestig. Graphic design by Dave Barton.

DecodingN

ature Review

s Neuroscience 10: 173-185; 2009

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Unit 1

Unit 2

Unit 3

Unit 4

Unit 5

1sec

40 Hz

J. Neurophysiology, 2007

Neural Prosthesis

Adapted from

ww

w.vis.caltech.edu

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From A

ndy Schwartz lab

Neurociencia de Sistem

as

•Clase 1. Introducción

•Clase 2. Registros extracelulares y Spike sorting.

•Clase 3. Procesado de inform

ación visual.

•Clase 4. Percepción y m

emoria.

•Clase 5. D

ecodificación – Teoría de la información.

•Clase 6. Electroencefalografía – A

nálisis de tiempo-frecuencia y W

avelets.

•Clase 7. Potenciales evocados – A

nálisis de ensayo único.

Electroencephalography (EEG)

Hans Berger (1873-1941)

Scalp EEG

Blink artifact

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Sleep stages

Grand M

al Seizure

Intracranial recordings

EE

G of an epileptic patient

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Seizure-w

arning devices

Evoked potentials

Time (sec)

µVµV

Time (sec)

Averaged evoked potentials

Wavelet function

--

Multiresolution decom

position

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EP_den �

Nonlinear dynam

ics

Phase sp

ace

Synchronization

Lorenz driven by a Rossler

Coup

ling

Lorenz driven by a Rossler

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Clase 1. Introducción a neurociencia de sistem

as

The Astonishing H

ypothesis. Francis Crick. 2004. (el m

ejor de divulgacion entre m

uchos…)

Gazzaniga, Ivry and M

angun. Cognitive N

euroscience (excelente libro de texto) K

andel, Schw

artz and Jessell. Principles of N

eural Science (caro

pero el mejor – el m

as completo)

Que es la m

emoria?

Rodrigo Q

uian Quiroga.

Paidos, 2015. (de autor controvertido, pero relativam

ente barato) B

orges y la Mem

oria.R

odrigo Quian Q

uiroga. Sudam

ericana, 2011. (del mism

o autor, que lucra con B

orges…)


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