Lo studio sull'elaborazione del segnale nel cervello

July 4, 2011 School of Biotechnology, Amritapuri
Gli studi per conto della Facoltà di Neuroscienze computazionali Amrita che il  Dr. Shyam Diwakar ha eseguito in collaborazione con l'Università di Pavia e i ricercatori della Università di Milano stanno indagando la modalità di elaborazione dei segnali nel cervello.

PLoS One, la rivista di fattore ad alto impatto ha recentemente pubblicato l’articolo che è stato fatto in collaborazione su Local field potential modeling predicts dense activation in cerebellar granule cells clusters under LTP and LTD control.

Nell’articolo, il Dr. Shyam di Amrita insieme alla D.ssa Paola Lombardo, il Dr. Sergio Solinas e il Professore Egidio D’Angelo dell'Università di Pavia e il Professore Giovanni Naldi dell'Università di Milano, espongono in modo accurato la modellazione dei segnali extracellulari visti ed elaborati dal cervello.

Ecco di seguito un emozionante resoconto del lavoro di ricerca nelle parole del Dr. Shyam.

Cosa c’è nel cervelletto che i ricercatori trovano così affascinante? Il cervello è pieno di intricati circuiti neuronali, ma i circuiti relativamente semplici, precisi e geometricamente squisiti del cervelletto sono particolarmente intriganti.

Quelli di noi che studiano il cervello, credono che il cervelletto regoli non solo il motore di controllo, ma anche funzioni cognitive di più alto livello.

La ripetizione di un particolare modello di pensiero ci permette di apprendere il modello e riprodurlo intuitivamente senza uno sforzo consapevole, proprio come si impara ad eseguire modelli di movimento senza conoscere in dettaglio i meccanismi di controllo del motore coinvolti.

Molte importanti funzioni cognitive, tra cui il linguaggio, l'intuizione e l’ispirazione, possono essere attribuite in questo modo alle capacità di apprendimento del cervelletto.

Ciò suggerisce la possibilità di un sottostante meccanismo comune sia motore di controllo nel dominio fisico e manipolazione della conoscenza del dominio mentale.

Le implicazioni della scoperta di questo meccanismo sarebbero profonde, toccando una proposizione fondamentale nella scienza che risalgono ai tempi di Descartes, che afferma che il nostro cervello fisico incarna la mente cosciente.

Il cervelletto perciò possiede la chiave di uno dei segreti più intimi della scienza e uno dei più grandi misteri del cervello.

Nel nostro studio, i baffi di un ratto anestetizzato sono stati stimolati con soffi d’aria mentre l’attività cerebellare veniva monitorata e ricostruita utilizzando simulazioni matematiche al computer.

Soffi di aria sono serviti come input o stimoli per generare modelli sensoriali nel cervello del ratto anestetizzato altrimenti silenzioso. Una risposta particolare è stata generata in alcuni neuroni consentendoci di studiare la funzione di tali neuroni. Siamo stati in grado di dimostrare che i singoli neuroni svolgono un ruolo diretto nell'apprendimento cerebellare.

L’apprendimento in funzione del cervelletto è non del tutto noto. Si è cercato di determinare il possibile meccanismo con cui questa parte del cervello modifica il comportamento basato sull'apprendimento. Il nostro studio ha dimostrato una possibile spiegazione con simulazioni al computer e convalide attraverso esperimenti reali.

Applicazioni future di questo studio potrebbero essere utili  nella bio crittografia, nella robotica e per l'analisi delle immagini del cervello. Inoltre, ulteriori ricerche cliniche possono produrre applicazioni per il  trattamento dell'epilessia e per le malattie di Parkinson e Alzheimer.

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Virtuali e Virtuosi

Il Rettore dell’Amrita University di Amritapuri è Mata Amritanandamayi, nota come Amma o madre.

Sri Mata Amritanandamayi in occasione dell’assegnazione della Laurea Honoris Causa in Scienze Umanistiche conferitale dall’Università dello Stato di New York il 25 maggio 2010.

Ispirati dal suo Rettore, molti noti accademici di tutto il mondo, hanno lasciato carriere di alto profilo altrove per far parte di Amrita University.

All'ingresso dell'Università di Amritapuri c'è una targa che Amma ha voluto per ricordare lo spirito con cui intende l’istruzione:

"Oggi siamo testimoni di un mondo che sta diventando come un unico villaggio. Questo è dovuto agli sforzi che le nazioni stanno facendo per collaborare in tutti i campi. In questo modo, esse stanno diventando una cosa sola. Quest'impresa di collaborazione e di condivisione di conoscenza è un passo gigantesco in questa direzione.

"La conoscenza è come un fiume: la sua natura è scorrere. Il dharma della conoscenza consiste nello scorrere verso tutti gli angoli del mondo e nel nutrire tutte le culture che trova. Non dovremmo mai opporre resistenza al suo fluire, poiché ciò la trasformerebbe in un lago d’acqua stagnante.

"Si dice che la conoscenza sia il dono più grande che si possa fare, poiché essa è indistruttibile. Anche se accendiamo mille lampade da un'unica fiamma, lo splendore della prima lampada non diminuisce mai. Simile è la grandezza della conoscenza. La conoscenza non diminuisce, indipendentemente da quanto viene condivisa. Infatti, più la doni, più si sviluppa e si espande.

"Condividendo la conoscenza e le esperienze, possiamo impedire l’appassire del fiore che è questo mondo, e assicurarci che rimanga eternamente bello. Unendo torrenti diversi di conoscenza, possiamo creare un fiume magnifico. Possa questo grandioso fiume di conoscenza fluire per accarezzare i paesi e le comunità del mondo. Possa straripare oltre i confini tra persone e paesi. Possa trasmettere l'acqua della vita a tutta l'umanità, e così nutrire il fiorire della cultura in tutto il mondo."

Amrita è un partner del National Mission on Education e le parole di Amma illustrano bene il pensiero che ispira il progetto VALUE, (Virtual & Accessible Laboratories for Universalizing Education) un progetto ad ampio respiro di Laboratori Virtuali scientifici che è stato presentato anche a Milano dal Dott. Shyam Diwakar lo scorso 6 dicembre presso il Dipartimento di Matematica dell’Università di Milano.

I laboratori virtuali fornirniscono moduli di conoscenza di alta qualità personalizzati e interattivi attraverso internet, intranet e la comunicazione via satellite rivolta a tutti gli studenti di istituti di istruzione superiore in qualsiasi momento e ovunque. Gratuitamente.

I laboratori virtuali sono la soluzione alla mancanza di accesso a strumenti costosi ma essenziali ai fini degli studi scientifici. Una sfida importante per gli istituti geograficamente remoti e economicamente vincolati

Questo articolo appena pubblicato da un importante giornale nazionale, The Hindu, spiega molto bene di cosa si tratta.

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Laboratori Virtuali per l'Istruzione di Tendenza

The Hindu, 6 gennaio 2011

Laboratori virtuali per l’istruzione di tendenza.

Sebbene gli sperimentalisti più incrollabili non credono all’uso delle tecnologie d’informazione e comunicazione per eseguire un esperimento di laboratorio indipendentemente dal luogo dove si trova lo studente, ciò sta diventando velocemente una realtà. In breve, le tecnologie di realtà virtuale stanno rivoluzionando il sistema educativo.

Amrita Vishwa Vidyapeetham sta lanciando una serie di laboratori sui suoi laboratori virtuali sviluppati di recente. Questi laboratori sono stati sviluppati con i sussidi di ricerca della National Mission per l’Istruzione attraverso l’ ICT, Ministry of HRD. Amrita è un partner del National Mission project di laboratori virtuali coordinati da IIT Delhi in partnership con alti 10 altri istituti ivi inclusi gli IITs (Kanpur, Kharaghpur, Bombay, Madras, Roorkee, Guwahati), IIIT Hyderabad, NIT Suratkal, COE Pune and Dayalbagh University.

L’obiettivo di questo progetto di missione nazionale è multiforme — fornire moduli di conoscenza di alta qualità personalizzati e interattivi attraverso internet, intranet e la comunicazione via satellite rivolta a tutti gli studenti di istituti di istruzione superiore in qualsiasi momento e ovunque. Fornito gratuitamente.

Secondo il Dott. P. Venkat Rangan, Vice Rettore di Amrita University, le facoltà di questi istituti applicheranno questi laboratori virtuali congiuntamente ai corsi di teoria. I laboratori virtuali sono potenti interventi tecnologici che consentono a tutti gli istituti e agli studenti pari possibilità di accesso alla sperimentazione di laboratorio.

I laboratori virtuali sono una fusione di ingegneria creativa e di tecniche di concettualizzazione oggettive per creare un’esperienza interattiva. Realizzare un laboratorio virtuale comporta passaggi sistematici di sequenzazione sperimentale con l’impiego di modellazione basata sulla fisica e/o le migliori practice proceduali unite a una visualizzazione efficace al fine di simulare la realtà. Ma l’esperienza non finisce qui.

Variando i parametri, si osservano le interazioni fisiche allo stesso modo come in un laboratorio vero e proprio, questi laboratori virtuali presentano effettive esecuzioni accurate. Il Professor Ranjan Bose, del Dipartimento di Ingegneria Elettronica, coordinatore del progetto dei laboratori virtuali presso IIT Delhi, dice: “La novità circa i laboratori virtuali è che ricreano non solamente risultati accurati come nei laboratori sperimentali, ma offrono agli studenti anche la vera sensazione degli esperimenti. Sta all’intersezione delle pratiche di laboratorio universitarie, e-learning, e ambienti interattivi. Ciò che lo rende unico è che qualsiasi studente può accedere ad un esperimento via internet.

I laboratori virtuali sono la soluzione alla mancanza di accesso a strumenti costosi ma essenziali ai fini degli studi scientifici. Una sfida importante per gli istituti geograficamente remoti e economicamente vincolati.

Questo progetto si impegna ad entusiasmare gli studenti a eseguire gli esperimenti suscitando la loro curiosità, e offrendo l’opportunità per apprendere sia concetti di base che avanzati grazie alla sperimentazione remota.

Le attrezzature da laboratorio sono accessibili on-line attraverso un’interfaccia grafica facile da usare per eseguire esperimenti simili a quelli che si eseguono in laboratorio. I dati raccolti dagli esperimenti possono essere registrati on-line, essere esaminati e classificati dagli insegnanti che possono trovarsi in qualunque luogo e a qualsiasi ora.

Aumentando i laboratori virtuali con una miriade di risorse basate sul web dotate di vari strumenti d’apprendimento come video, animazioni, dimostrazioni, quiz e simulazioni, questi laboratori hanno cominciato anche a servire da community hub per condividere e migliorare la conoscenza concettuale.

Il Prof. Girijavallabhan, Professore Emerito dell’ International School of Photonics, CUSAT, una persona che ha costruito diversi laboratori nell’arco di quattro decenni, afferma che: “I laboratori virtuali sono un’impresa interessante per tutte queste istituzioni importanti per diffondere un’istruzione di alta qualità. Sono certo che aumenterà la partecipazione attiva integrando le pratiche di laboratorio reale.”

Un dettagliato seminario introduttivo rivolto ai docenti di vari istituti e dipartimenti universitari è previsto il 7 di gennaio 2011al campus di Amritapuri presso l’Amrita University.

L’obiettivo di questa iniziativa di Amrita è di riunire accademici, ricercatori ed esperti per addestrare docenti di facoltà provenienti da oltre 20 istituti del Kerala e di altri stati.

Gli istituti partecipanti includono quelli governativi, college semiprivati e privati oltre a un numero di istituti di ingegneria.

Il seminario aiuterà anche ad addestrare la facoltà a stimolare l’immaginazione e la curiosità degli studenti e integrare il curriculum con questi potenti strumenti di e-learning e di autoapprendimento.

Per aiutare la facoltà con strumenti di progettazione che accelereranno lo sviluppo di laboratori virtuali e che daranno anche uno standard di look-and-feel, ad Amrita è stato affidato il compito di sviluppare una piattaforma virtuale di gruppo che fornirà un’unica interfaccia unificata a più di 200 laboratori virtuali. Questa piattaforma di gruppo sarà la prima del suo genere.

I laboratori virtuali Amrita, chiamati VALUE (Virtual & Accessible Laboratories for Universalizing Education) si concentrano sullo sviluppo di laboratori di biotecnologia e ingegneria biomedica, di scienze fisiche, di scienze chimiche, di scienza informatica e ingegneria e ingegneria meccanica insieme ad altri partner. Quello di neurobiologia è stato uno dei primi laboratori sviluppati nel settore della biotecnologia. Per il corso di neurofisiologia che includeva 27 studenti post-laurea presso l’Amrita School of Biotechnology, gli studi sono stati fatti su studenti che usavano laboratori virtuali. I risultati hanno rivelato una drammatica riduzione di tempo di laboratorio necessario a questi studenti per condurre un esperimento durante le sessioni di laboratorio reale.

Il progetto di laboratori virtuali comprende anche lo sviluppo di apparecchiature remote situate in laboratori di varie discipline di ingegneria come l’ingegneria di elettronica e comunicazione, d’ingegneria chimica, di ingegneria civile e altre discipline della scienza a livello pre e post laurea.

C’è una grande iniziativa di laboratori virtuali presso il MIT, Cambridge nell’ambito di un progetto chiamato iLabs. Secondo il Dr Krishnashree Achuthan, Ricercatore Principale di Amrita, l’obiettivo è di collaborare con progetti come iLabs.

Shri N.K. Sinha, Mission Director, NME ICT e Additional Secretary, MHRD, insiste di puntare sull’incremento poichè parte dei risultati è assicurare che più di 500.000 studenti abbiano accesso a questi laboratori virtuali. La missione spera di colmare il divario digitale tra gli insegnanti/studenti urbani e rurali e dare più potere a coloro che fino ad ora non sono stati toccati dalla rivoluzione digitale.

See www.vlab.co.in http://www.amrita.edu/virtuallabs/ for more details.

KAREN SNEHA MOAWAD

International Collaborations, Amrita Vishwa Vidya- peetham

karen@amrita.edu

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Aiutiamo S.A.V.E.

È con grande orgoglio che i laboratori S.A.V.E. di Amrita University (Sakshat Amrita Vocational Education) annunciano di essere candidati al premio e-India per il miglior progetto nell’area “Migliore iniziativa dell’anno per lo sviluppo di competenze”. Abbiamo bisogno del vostro voto!

Vi preghiamo
di andare su http://www.eindia.net.in/2010/awards/login.asp
Andate nella pagina di registrazione. Compilate i campi rilevanti.
Prememte “Submit”. Avrete una email con il link contenente la pagina per votare.
Andate sulla sezione "Digital Learning" > Cliccate su "Skill Development Initiative of the Year"
Scorrete fino al progetto n.25, “Sakshat Amrita Vocational Education". Cliccate su “Vote” sul pulsante alla fine.
Scendete fino alla fine dell’elenco e cliccate “Submit”.
Le operazioni di voto si concluderanno il 15 luglio. Votate per noi per favore e inviate questa mail a tutti i vostri amici e contatti.
Contesto del progetto: Avendo assunto con Amrita University l’impegno di risolvere i più pressanti problemi dell’India per mezzo dell’applicazione di tecnologie avanzate, il team di S.A.V.E. sta sviluppando un approccio rivoluzionario alla preparazione professionale. Siamo entusiasti del nostro lavoro e speriamo che vi prenderete un momento per leggere questa mail e scoprire perché S.A.V.E. è veramente il miglior candidato a questo riconoscimento.

Uno sguardo su S.A.V.E.:

In S.A.V.E.stiamo tracciando un corso allo scopo di offrire una preparazione professionale in una scala impossibile prima, usando tecnologie rivoluzionarie – tecnologie tattili, realtà virtuali e multimedia – per superare i tradizionali ostacoli nell’istruzione di aree remote e povere. Nei prossimi anni, il modello di S.A.V.E. sarà in grado di preparare in molte professioni milioni di giovani indiani disoccupati e privi di competenze.

Fondato dal Ministero per lo Sviluppo delle Risorse Umane del Governo dell’India, S.A.V.E. lavora attivamente in collaborazione con prestigiosi centri internazionali tra cui il SUNY-Buffalo e Arizona State University e con organizzazioni indiane tra cui Jan Shiksha Sansthan (JSS) e Prerna.
Noi ci occupiamo di ricerca e sviluppiamo software (laboratori virtuali di realtà immersiva 3D) e hardware (attrezzature tattili) che saranno impegnati in migliaia di centri di addestramento professionale in India.

Il nostro test realizzato nel marzo 2010 che aveva per obiettivo la popolazione nel distretto del Kerala di Idduki ha incontrato un grande successo. Nello sviluppo iniziale, abbiamo offerto moduli di preparazione professionale nei campi dell’idraulica e del disegno su tessuto. I partecipanti hanno risposto con entusiasmo all’uso delle tecnologie avanzate e all’opportunità di sviluppare una conoscenza informatica di base insieme alla strada professionale scelta. L’iscrizione e il numero finale degli iscritti erano entrambi significativamente più elevati che nello standard dei corsi di preparazione professionale nell’industria, e il risultato è stato immediato: alla fine del modulo di idraulica, i partecipanti hanno usato la loro nuova conoscenza per installare un secondo impianto comunitario di acqua nei loro villaggi.

Per saperne di più su S.A.V.E. e le nostre realizzazioni www.amrita.edu/save
Bhavani B,
Director, s.a.v.e,
Amrita University,
Kollam, Kerala.
Phone : +91-476-2804409 www.amrita.edu/save

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