علم الأعصاب الحوسبي Computational Neuroscience (CNS)

ما هو علم الأعصاب الحوسبي؟

هو مجال يجمع بين العلوم الحيوية وعلوم الحاسوب، وهو دراسة تطور وبنية الدماغ وعلم وظائف الأعضاء ومعالجة المعلومات والقدرات المعرفية للجهاز العصبي، ويستخدم علم الأعصاب الحوسبي نماذج رياضية متعددة المقاييس ومحاكاة للوظيفة العصبية من منظور الجزيئات والخلايا والشبكات العصبونية، وصولاً إلى فهم الإدراك والسلوك.

أهمية علم الأعصاب الحوسبي

 ينظر العلماء إلى الدماغ على أنه صندوق أسود، حيث يستقبل العديد من المدخلات والمتغيرات البيئية المقدمة فيحدث تفاعل ما في داخل الدماغ، ثم يتم تنفيذ السلوك. لذلك، يحاول علم الأعصاب الحوسبي محاكاة وظائف الدماغ للعثور على العوامل غير المعروفة التي تؤثر على السلوك البشري. 

العلاقة بين علم الأعصاب الحوسبي والتعلم الآلي

حاول علماء الأعصاب الحوسبيون دمج تكنولوجيا التعلم الآلي في أبحاثهم من خلال تطوير تقنيات جديدة لتحليل البيانات والتي من شأنها تحليل مجموعات بيانات أكبر وأكثر تعقيداً واستنباط النتائج منها دون التركيز على الكيفية بل على صحة النتائج.

وفي هذا الصدد، يسعى علم الأعصاب الحوسبي إلى تحسين الرؤى داخل البيانات المتعلقة بكيفية تخزين الدماغ للمعلومات من خلال تطوير وإنشاء نماذج شبكة عصبونية ديناميكية تكون محاكية للدماغ قدر الإمكان.

تطبيقات علم الأعصاب الحوسبي

يوجد العديد من تطبيقات علم الأعصاب الحوسبي المنتشرة في مجالات عدة مثل الرعاية الصحية والتعليم والروبوتات، إليك أهم التطبيقات:

• نمذجة الخلايا العصبية الفردية: الخلايا العصبية الفردية هي اللبنات الأساسية لأي جهاز عصبي. يستخدم الباحثون النمذجة الكمية لفهم كيفية مساهمة هذه الخصائص أحادية الخلية في معالجة المعلومات والسلوكيات الأساسية.
• تطور الدارات العصبية: يهتم علماء الأعصاب الحوسبيون بكيفية تشكل مكونات الخلية العصبية (العصبون) مثل المحاور والتشعبات أثناء التطور، وكيف تنتقل المحاور إلى المواقع المناسبة في الأجهزة العصبية المركزية والمحيطية، وكيفية تأثير البيولوجيا الجزيئية على الروابط العصبية الوظيفية.
• دراسة سلوك الشبكات العصبونية: الشبكات العصبونية البيولوجية معقدة مقارنة بالشبكات العصبونية الاصطناعية. أحد الأهداف في علم الأعصاب الحوسبي هو فهم الوظائف الحوسبية في مناطق محددة من الدماغ باستخدام نماذج بسيطة.