בית הספר למדעי המוח ולקוגניציה אודות מרכז המחקר

מרכז זלמן למדעי המוח של בית הספר העל פקולטי למדעי המוח ולקוגניציה מהווה את הזרוע המחקרית של ביה"ס שמטרתה קידום המחקר בנושאי מדעי המוח והקוגניציה בצורה רב ובין תחומית. המרכז משלב מדע בסיסי שמטרתו להבין את ההיבטים הקוגניטיביים של התנהגות לצד המנגנונים העצביים ועיבוד האינפורמציה במוח המאפשרים אותם, ומחקר שימושי ויישומי בשלל נושאים, החל מטיפול במחלות נוירו-דגנרטיביות ועד רובוטיקה חכמה ואינטליגנציה מלאכותית. החשיבות של השילוב בין מחקר בסיסי ומחקר יישומי מבוסס על ההבנה שפריצות דרך רבות, בפרט כאלו העוסקות בטיפול בהפרעות עצביות ובבניית מכונות חכמות נולד מפריצות דרך בהבנה בסיסית כיצד המוח עובד. המחקר הבינתחומי פורס מספר רב של גישות מדעיות וחוקרות וחוקרים מדיציפלינריות מכל רחבי אוניברסיטת בן גוריון בנגב.

המרכז מורכב מכ 60 חוקרות וחוקרים וכמספר דומה של מעבדות מחקר בשלל תחומי המוח והקוגניציה. כצפוי ממרכז בין תחומי המעבדות פרוסות על מגוון רחב של מחלקות החל ממדעי החיים ורפואה, מדעי ההנדסה, מתימטיקה, מדעי המחשב ועד פסיכולוגיה ופילוסופיה.

המרכז הוקם בסיוע הנדיב של פרופ' ולדימיר זלמן, מאוניברסיטת דרום קליפורניה.

תחומי הפעילות במרכז

הצג הכל

הסתר הכל

נוירוביולוגיה מערכתית

תחום מחקר זה עוסק בהבנת האופן שבו אזורים שונים של המוח והרשתות העצביות המקשרות ביניהם פועלים יחד כדי ליצור התנהגויות מורכבות. המחקר עוסק בפענוח הבסיס העצבי של תפיסה, פעולה, למידה ותפקודים קוגניטיביים גבוהים אחרים. חוקרות.ים בתחום זה משתמשים במגוון טכניקות כולל הדמיית מוח, אלקטרופיזיולוגיה ומודלים חישוביים. כמו כן, הם משתפים פעולה עם חוקרות.ים בתחומים כגון פסיכולוגיה, מדעי המחשב והנדסה כדי להבין טוב יותר את מבנה המוח ותפקודיו. תחום זה מתפתח במהירות ויש לו השלכות משמעותיות על ההבנה שלנו של המוח האנושי וכן על פיתוח טיפולים חדשים להפרעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות.

מדעים קוגניטיביים/מדעי המוח הקוגניטיביים

מדעים קוגניטיבים מבוססים על מחקרים רב-תחומיים העוסקים בהבנת היכולות והתפקודים הנשלטים על-ידי המוח, והאופן שבו הם באים לידי ביטוי בקבלת החלטות ובביצוע פעולות שונות. החוקרים העוסקים במחקר זה משלבים ידע מתחומים שונים כגון פסיכולוגיה, בלשנות, מדעי המחשב, פילוסופיה, והנדסה. המחקר בוחן מימדים שונים של קוגניציה החל בלמידה וזיכרון, דרך תכנון, שפה, תפיסה וקשב, ועד לייצוג של מידע ומודלים חישוביים המתארים את ההחלטות שהמוח מקבל. המטרה של מחקרים אלו היא לעזור בקבלת החלטות, בתכנון מערכות ובריפוי של מגבלות בפעילות המוחית.

נוירוביולוגיה תאית ומולקולרית

תקשורת תאית בין נוירונים ותאי גליה חיונית לעיבוד המידע הנאסף על ידי מערכת העצבים וליצירת התגובה לסביבה. חקר המבנה, התפקוד והתקשורת בין הנוירונים הוא הבסיס להבנת התגובות הפיזיולוגיות. תחום מדעי המוח התאיים והמולקולריים חושף את הפרטים הללו, על ידי למידה של המנגנונים של התפתחות נוירונים ותאי גליה, יצירת סינפסות והנחיית גדילה של אקסונים, הבנה של פעילות תעלות יונים, איתות תאי ופעילות של טרנספורטרים וקולטנים של נוירוטרנסמיטרים, והכרה של מנגנוני ויסות של העברה עצבית פרה- ופוסט-סינפטית. ההבנה של פעילות נוירונים ותאי גליה ברמה התאית והמולקולרית היא הבסיס להבנה של מערכת העצבים ואיך היא לומדת את העולם שסביב.

נוירואטולוגיה

נוירופסיכולוגיה

מדעי המוח התאורטיים וחישוביות עצבית

מדעי העצב החישוביים והתיאורטיים הם ענף של מדעי העצב המשתמש בשיטות מתמטיות, אנליזה תיאורטית והדמיות מחשב כדי להבין את העקרונות השולטים על פעילות, מבנה ויכולות קוגניטיביות של מערכת העצבים. היבטים תיאורטיים מערבים אנליזה מתמטית של מודלים של תאי עצב, רשתות ומערכות עצביות תוך שימוש בשיטות המושאלות מפיסיקה, מתימטיקה שימושית, הנדסה ומדעי המחשב. חישוביות עצבית נעזרת בהדמיות מחשב כדי לתקף ולפתור מודלים מתמטיים. היא מתמקדת בתיאור של נוירונים, רשתות ומערכות האפשריים ביולוגית ובפיזיולוגיה, בדינמיקה, בעיבוד המידע ובקידוד שלהם. מודלים מתארים מבנים עצביים בסקאלות מרחביות וזמניות רבות. שיטות אלו מיושמות עבור עיבוד מידע חושי, שליטה מוטורית, ניווט, קבלת החלטות ולמידה.

הפרעות של מערכת העצבים ושיקום

קוגניציה, למידה ואינטליגנציה חישוביים

קוגניציה, למידה ואינטליגנציה חישוביים מתייחסים ליישום של מודלים חישוביים ומתמטיים במטרה להבין ולשכפל תהליכים והתנהגויות קוגניטיביות בבני אדם ובבעלי חיים. תחום בינתחומי זה משלב מושגים ממדעי המחשב, פסיכולוגיה, מדעי המוח, בלשנות ופילוסופיה כדי לחקור את המנגנונים העומדים בבסיס הקוגניציה והאינטליגנציה האנושית, כמו גם לפיתוח מערכות בינה מלאכותית שיכולות לדמות ביצועים אנושיים על משימות שונות. מודלים חישוביים משמשים לדמות ולבדוק השערות שונות לגבי תהליכים קוגניטיביים כגון תפיסה, קשב, זיכרון, שפה, קבלת החלטות ופתרון בעיות. לתובנות המתקבלות מתחום זה יש יישומים מעשיים בתחומים כמו רובוטיקה, חינוך, בריאות ופיתוח מערכות חכמות.

רובוטיקה קוגניטיבית ונוירו-הנדסה

רובוטיקה קוגנטיבית היא תחום מחקר המשלב רובוטיקה, בינה מלאכותית, ומדעי העצב ליצירת רובוטים המסוגלים לחוש ולתפוש את סביבתם דרך ערוצי חישה מרובים, לתכנן תנועות, לצפות את תוצאות הפעולות שלהם וגורמים אחרים בסביבתם, וללמוד. רובוטים אלו יכולים לפעול בשיתוף פעולה ובמגע עם אנשים במגוון שימושים כגון רפואה, חקלאות, ותעשייה. חוקרים וחוקרות רבים ברחבי הקמפוס חברים גם בבית הספר למדעי המוח והקוגניציה וביוזמת הרובוטיקה של האוניברסיטה, משתמשים בתיאוריות בחקר המוח על מנת לבנות רובוטים טובים יותר, ומשתמשים ברובוטים על מנת לחקור את המוח.

נוירו-הנדסה

נוירו-הנדסה היא תחום מחקר בו משתמשים בשיטות וגישות הנדסיות להבנה, תיקון, החלפה, וממשק עם מערכות עצביות. התחום משתמש בחישוביות עצבית ומדעי העצב הניסיוניים כדי לבנות ולתקף מודלים ברמות שונות - מרמת המערכת השלמה עד רמת תא עצב בודד. התחום משתמש בשיטות מהנדסת חשמל והנדסה ביופרואית כדי לעבד אותות מרקמה עצבית, ומרכיבים מתחום הרובוטיקה, הקיברנטיקה, מדעי המחשב, הנדסת רקמות, הנדסת חומרים, וננוטכנולוגיה. המטרות של הנוירוהנדסה הן שחזור או העשרה של יכולות אנושיות בעזרת ממשקים ישירים בין מערכת העצבים והתקנים מלאכותיים, הבנת הקידוד והעיבוד של מידע במערכות החישה והתנועה, וכיצד ניתן לשנות אותם בעזרת התקנים מלאכותיים כמו ממשקי מוח מחשב ונוירופרוטזות.

פילוסופיה של הנפש ושל תפישה

פילוסופיה של הנפש עוסקת בקשר שבין הגוף לנפש (או לנפשי) ובחקר תופעות קוגניטיביות-נפשיות. בין השאלות המרכזיות הנבחנות בתחום זה נהוג למנות את:
1. מהו טבעה של הנפש?
2. כיצד היא פועלת?
3. האם תהליכים נפשיים או קוגניטיביים הם חישוביים מטבעם?
4. לאילו ישויות או אורגניזמים יש תודעה (או מצבים נפשיים)?
5. האם תהליכים נפשיים זהים לתהליכים פיזיים או ממומשים על ידם?
6. מהם ייצוגים מנטליים והאם ניתן לוותר עליהם כליל בהסברים קוגניטיביים?
7. מהו מקומה של החוויה הסובייקטיבית (תודעה פנומנלית) בעולם הטבעי?

פילוסופיה של התפישה נחשבה בדרך כלל כתת-תחום של פילוסופיה של הנפש המתמקד בתפישה, ייצוג תפישתי, תחושה וחוויה סובייקטיבית. בין השאלות המרכזיות הנבחנות בתחום זה נהוג למנות את:
1. מהו טבעה של חוויה תפישתית?
2. האם תפישה היא ייצוג או יחס?
3. מדוע יש להסביר חוויה תפישתית במונחים של תוכן ייצוגי?
4. כיצד ניתן להבחין בין ראייה להזיה?
5. האם האמנות, רצונות, ומצבים קוגניטיביים אחרים יכולים להשפיע באופן סיבתי על עיבוד תפישתי כדי לקבוע את החוויה התפישתית של אדם?
באופן מסורתי, פילוסופיה של הנפש ופילוסופיה של התפישה נבחנו באופן אנליטי בלבד (לדוגמה: ע״י ניתוח תפישתי, ניסויי מחשבה, וטיעון שיטתי זהיר). אולם, בשנים האחרונות פילוסופים רבים עוסקים גם בממצאים ומודלים אמפיריים במדעים הקוגניטיביים, ובכך הם נוטים לאמץ גישה מושכלת מבחינה אמפירית ואפילו גישה אקספרימנטלית.