Az idegrendszer dinamikus és statisztikus mûködése

---

Érdi Péter és munkatársai
MTA KFKI RMKI Biofizikai Osztály
http://www.rmki.kfki.hu/biofiz/cneuro/cneuro.html

Egyetlen neuron dinamikus viselkedése is bonyolult. A nagyszámú neuronból álló populációkra vonatkozó differenciálegyenlet-rendszerek megoldása szerencsére nemcsak reménytelen, hanem gyakran fölösleges is. A valóságban nincs szükség valamennyi neuron mûködésének egyenkénti ismeretére, hiszen egy-egy neuronnak nincs (feltétlenül) kitüntetett szerepe. Ismert, hogy az idegrendszer egyes elemeinek bizonyos meghibásodása mellett is képes funkcióját megtartani; az ezt mutató tények is az idegrendszer statisztikus mûködését támasztják alá.

A statisztikus mechanikai kezelésmód szemlélete, amely az egyedi mikroszkopikus "részecskék" mozgását leíró egyenletekbõl kiindulva, átlagolások segítségével nagy populációk makroszkopikus jellemzését adja, nemcsak elemi fizikai objektumokra használható. A statisztikus neurodinamika a neuronok egyenkénti leírása helyett a sejtpopuláció egy kiszemelt pontja körüli kicsiny tartományba tartozó neuronok átlagos viselkedését (és az attól való eltérés mértékét) vizsgálja. Munkacsoportunkban kidolgoztuk a statisztikus neurodinamika elméleti kereteit, és az elméletre alapozva szimulációs szoftvert is kidolgoztunk. A szimulációt számítógépek klaszterén végezzük.

Bemutatjuk, hogy miként lehet a nagykéreg epileptikus tevékenységét matematikai modellel leírni, és számítógépes szimulációját megvalósítani. Mezoszkópikus agydinamikiai módszerünk lehetôséget biztosít a sejtszintû mikroszkopikus jelenségek, illetve az agyi leképezô módszerek által szolgáltatott makroszkopikus adatok közötti szakadék áthidalására.