Simulation Neuroscience

МООК
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30 h
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  • From www.edx.org
Conditions
  • Self-paced
  • Free Access
  • Fee-based Certificate
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  • 6 Sequences
  • Advanced Level

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Course details

Syllabus

Week 1: Simulation neuroscience: An introduction,
Understanding the brain
Approaches and Rationale of Simulation Neuroscience
The principles of simulation neuroscience
Data strategies
Neuroinformatics
Reconstruction and simulation strategies
Summary and Caveats

Experimental data
Single neuron data collection techniques
Morphological profiles
Electrophysiological profiles
Caveats and summary of experimental data techniques

Single neuron data
Ion channels
Combining profiles
Cell densities
Summary and Caveats
Synapses
Synapses
Synaptic dynamics

Week 2: Neuroinformatics
Introduction to neuroinformatics
Text mining
Data integration and knowledge graphs
Knowledge graphs
Ontologies
Neuroinformatics
Brain atlases and knowledge space
Motivation of data-integration
Fixed data approach to data integration
Blue Brain Nexus
Architecture of Blue Brain Nexus
Design a provenance entity
Ontologies
Creating your own domain
MINDS
Conclusion
Acquisition of neuron electrophysiology and morphology data
Generating data
Using data
Design an entity
An entity design and the provenance model
Conclusion
Morphological feature extraction
Morphological structures,
Understanding neuronal morphologies using NeuroM
Statistics and visualisation of morphometric data

Week 3: Modeling neurons
Introduction to the single neuron
Introduction
Motivation for studying the electrical brain
The neuron
A structural introduction
An electrical device
Electrical neuron model
Modeling the electrical activity
Hodgkin & Huxley
Tutorial creating single cell electrical models
Single cell electrical model: passive
Making it active
Adding a dendrite
Connecting cells

Week 4: Modeling synapses
Modeling synaptic potential
Modeling the potential
Rall's cable model
Modeling synaptic transmission between neurons
Synaptic transmission
Modeling synaptic transmission
Modeling dynamic synapses tutorial
Defining your synaps
Compiling your modifies
Hosting & testing your synaps model
Reconfigure your synaps to biological ranges
Defining a modfile for a dynamic TM synapse
Compiling and testing the modfile

Week 5: Constraining neurons models with experimental data
Constraining neuron models with experimental data
Constraining neuron model with experimental data.
Computational aspects of optimization
Tools for constraining neuron models
Tutorials for optimization
Setting up the components

Week 6: Exam week
NMC portal
Accessing the NMC portal
Running models on your local computer
Downloading and interacting with the single cell models
Injecting a current

Prerequisite

Knowledge of ordinary differential equations, and their numerical solution

Knowledge of programming in one of Python (preferred), C/C++, Java, MATLAB, R.

Instructors

Henry Markram
Professor
École polytechnique fédérale de Lausanne

Idan Segev
Professor
École polytechnique fédérale de Lausanne

Sean Hill
Professor
École polytechnique fédérale de Lausanne

Felix Schürmann
Adjunct Professor
EPFL

Eilif Muller
Section Manager of Cells & Circuits in the Simulation Neuroscience Division
École polytechnique fédérale de Lausanne

Srikanth Ramaswamy
Senior Scientist in the Cells & Circuits Section of the Simulation Neuroscience Division
École polytechnique fédérale de Lausanne

Werner Van Geit
Systems Specialist
EPFL

Samuel Kerrien
Section Manager, Neuroinformatics Software Engineering
École polytechnique fédérale de Lausanne

Lida Kanari
PhD student, Molecular Systems, Simulation Neuroscience Division
École polytechnique fédérale de Lausanne

Anne-Kristin Kaufmann
Dr
EPFL

Editor

L'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) est une université de recherche située à Lausanne, en Suisse, spécialisée dans les sciences physiques et l'ingénierie.

L'École polytechnique fédérale de Lausanne est l'une des deux écoles polytechniques fédérales suisses. Elle a été fondée par le gouvernement fédéral suisse avec la mission suivante :

former des ingénieurs et des scientifiques au plus haut niveau international
être un centre national d'excellence en science et en technologie
Fournir un centre d'interaction entre la communauté scientifique et l'industrie.
L'EPFL est considérée comme l'une des universités les plus prestigieuses au monde dans le domaine de l'ingénierie et des sciences. Elle est classée 17e au classement général et 10e dans le domaine de l'ingénierie dans le QS World University Rankings 2015 ; 34e au classement général et 12e dans le domaine de l'ingénierie dans le Times Higher Education World University Rankings 2015.

Platform

EdX est une plateforme d'apprentissage en ligne (dite FLOT ou MOOC). Elle héberge et met gratuitement à disposition des cours en ligne de niveau universitaire à travers le monde entier. Elle mène également des recherches sur l'apprentissage en ligne et la façon dont les utilisateurs utilisent celle-ci. Elle est à but non lucratif et la plateforme utilise un logiciel open source.

EdX a été fondée par le Massachusetts Institute of Technology et par l'université Harvard en mai 2012. En 2014, environ 50 écoles, associations et organisations internationales offrent ou projettent d'offrir des cours sur EdX. En juillet 2014, elle avait plus de 2,5 millions d'utilisateurs suivant plus de 200 cours en ligne.

Les deux universités américaines qui financent la plateforme ont investi 60 millions USD dans son développement. La plateforme France Université Numérique utilise la technologie openedX, supportée par Google.

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