계산신경과학

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계산신경과학(이론신경과학 또는 수학신경과학이라고도 함, computational neuroscience)은 신경과학의 한 갈래로서, 에 대한 수학적 모델, 이론적인 분석, 추상화 등을 통해 발달신경과학, 신경해부학, 신경생리학, 인지과학에 걸쳐진 신경계의 원리를 이해한다.[1][2][3][4]

계산신경과학은 생물학적으로 이해 가능한 뉴런이나 뉴런의 생리학 혹은 역학에 대한 설명에 초점을 맞추고 있다. 그러므로 연결주의, 기계학습, 인공신경망, 인공지능 등 생물학적이지 않은 학문은 연구분야에 포함되지 않는다.[5][6][7][8][9][10][11][12]

엄밀하게 말하자면, 계산신경과학은 수학적 모델을 검증하고 해결하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하는 이론신경과학의 하위 분야이다. 그러나 신경과학에서 생물학적인 조건들을 생명계의 복잡도로 모사한 수학적 모델은 분석적으로 풀기에 너무 복잡한 경우가 많기 때문에, 두 용어는 사실상 동의어이다.[1] 또한 수학신경과학이라는 용어는 때때로 연구분야의 양적 특성을 강조하기 위해 사용된다.[13]

계산신경과학의 수학적 모델은 막전위, 단백질, 뇌파, 국소해부학적 구조, 학습 및 기억의 생물학적인 특징을 다양한 시공간적인 단위로 포착하는 데에 활용된다. 또한 이러한 계산모델을 바탕으로 구성된 가설은 생물학적 또는 심리적으로 직접 실험 또는 시험하여 생물학적으로 근거를 얻기도 한다.

각주[편집]

  1. Trappenberg, Thomas P. (2002). 《Fundamentals of Computational Neuroscience》. United States: Oxford University Press Inc. 1쪽. ISBN 978-0-19-851582-1. 
  2. What is computational neuroscience? Patricia S. Churchland, Christof Koch, Terrence J. Sejnowski. in Computational Neuroscience pp.46-55. Edited by Eric L. Schwartz. 1993. MIT Press “Archived copy”. 2011년 6월 4일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2009년 6월 11일에 확인함. 
  3. Press, The MIT. “Theoretical Neuroscience”. 《The MIT Press》 (영어). 2018년 5월 31일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2018년 5월 24일에 확인함. 
  4. Gerstner, W.; Kistler, W.; Naud, R.; Paninski, L. (2014). 《Neuronal Dynamics》. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 9781107447615. 
  5. “Encephalos Journal”. 《www.encephalos.gr》. 2018년 2월 20일에 확인함. 
  6. Zorzi, Marco; Testolin, Alberto; Stoianov, Ivilin P. (2013년 8월 20일). “Modeling language and cognition with deep unsupervised learning: a tutorial overview”. 《Frontiers in Psychology》 4: 515. ISSN 1664-1078. PMC 3747356. PMID 23970869. doi:10.3389/fpsyg.2013.00515. 
  7. “Organismically-inspired robotics: homeostatic adaptation and teleology beyond the closed sensorimotor loop” (PDF). 
  8. Pfeifer, R.; Schreter, Z.; Fogelman-Soulié, F.; Steels, L. (1989년 8월 23일). 《Connectionism in Perspective》 (영어). Elsevier. ISBN 9780444598769. 
  9. “ANALYTIC AND CONTINENTAL PHILOSOPHY”. 
  10. Shai, Adam; Larkum, Matthew Evan (2017년 12월 5일). “Branching into brains”. 《eLife》 (영어) 6. ISSN 2050-084X. PMC 5716658. PMID 29205152. doi:10.7554/eLife.33066. 
  11. Brooks, R.; Hassabis, D.; Bray, D.; Shashua, A. (2012년 2월 22일). “Turing centenary: Is the brain a good model for machine intelligence?”. 《Nature》 (영어) 482 (7386): 462–463. ISSN 0028-0836. PMID 22358812. doi:10.1038/482462a. 
  12. Browne, A. (1997년 1월 1일). 《Neural Network Perspectives on Cognition and Adaptive Robotics》 (영어). CRC Press. ISBN 9780750304559. 
  13. Gutkin, Boris; Pinto, David; Ermentrout, Bard (March 2003). “Mathematical neuroscience: from neurons to circuits to systems”. 《Journal of Physiology, Paris》 97 (2–3): 209–219. ISSN 0928-4257. PMID 14766142. doi:10.1016/j.jphysparis.2003.09.005.