هسته‌های پژوهشی

هسته پژوهشی تجارب اجتماعی اوایل زندگی و اختلال طیف اتیسم

Early life social experiences and autism spectrum disorder

با توجه به افزایش شدید نرخ اختلالات طیف اتیسم که با نقص در رفتارهای اجتماعی و رفتارهای کلیشه‌ای به همراه برخی علائم دیگر مانند نقص در ارتباطات زبان، بیش‌فعالی، استرس و اضطراب و... شناخته می‌شود و در اغلب مواقع زندگی طبیعی فرد مبتلا را مختل کرده و بار اقتصادی و روانی زیادی به فرد، خانواده و جامعه وارد می‌کند و  عدم شناخت کافی از آن و نبود درمان‌های دارویی قطعی، امروزه اتیسم یکی از اختلالات مطرح در اولویت‌های پژوهشی در ایران و جهان می‌باشد.

مطالعات در سال‌های اخیر اختلالات طیف اتیسم را از پنجره جدیدی نگاه می‌کنند که بنظر می‌رسد در کشف علت افزایش نرخ آن با کشف علل بروز و راه‌های درمانی می‌توانند موثر باشند. این نگاه از اثر عوامل محیطی به‌ویژه عوامل برهم‌زننده تعاملات صحیح والد کودک در سال‌های اول زندگی در سبک زندگی مدرن مانند افزایش مواجهه افراطی کودکان و حتی نوزادان با لوازم دیجیتال در بروز رفتارهای اتیستیک با اثر منفی بر رشد مغز و شکل‌گیری ارتباطات صحیح نورونی حمایت می‌کند.

در این راستا مطالعاتی در ایران و برخی کشورها مانند آمریکا و سوئیس انجام شده است که نتایج حائز اهمیت و قابل توجه آن‌ها با یکدیگر هم‌راستا بوده  و نشان می‌دهند که این پژوهش‌ها می‌تواند خود یک خط مطالعاتی مهم در شناخت و درمان اختلالات طیف اتیسم باشد هدف این هسته پژوهشی که با حمایت ستاد توسعه علوم و فناوری‌‎های شناختی شکل گرفته است، اجرای پروژه‌هایی (در قالب پایان‌نامه و رساله‌های دانشجویان تحصیلات تکمیلی) در جهت کشف مسیرهای ایجاد‌کننده، درمان، پیشگیری و تشخیص زودهنگام اختلالات طیف اتیسم حاصل از این عوامل محیطی و تعامل آن با عوامل ژنتیکی است که در سطوح رفتار، ساختار مغز و سطح مولکولی با گردهم آوردن متخصصین این حوزه در داخل و همکاری‌های بین‌المللی در حال اجرا است.    

هسته روان‌شناسی محاسباتی

Early life social experiences and autism spectrum disorder

اطلاعات تماس:
مجری هسته:دکتر حمیدرضا پوراعتماد- دکتر منیره منصوری
روان‌شناسی محاسباتی به عنوان یک جنبش بین رشته‌ای در دهه 1950 سرچشمه گرفت و به عنوان یک مشارکت‌کننده مهم در نظریه‌های روان‌شناسی به ویژه در حوزه‌های شناختی روان‌شناسی مانند یادگیری، حافظه، طبقه‌بندی، زمان پاسخ به انتخاب، تصمیم‌گیری، توجه و حل مسئله به رشد خود ادامه داد. آنچه در مورد روان‌شناسی محاسباتی منحصر به فرد است، رویکرد مبتنی بر نظریه است. در واقع انگیزه آغاز آن این بود که مفاهیم ریاضی در علوم اطلاعات را می‌توان برای ایجاد مدل‌های رسمی از پدیده‌های شناختی به کار گرفت. امروزه علوم شناختی به شدت تحت تأثیر دو پیشرفت عمده، نظریه محاسباتی و علوم اعصاب شناختی قرار گرفته است.

روان‌شناسی محاسباتی به دلیل منشا آن، با علوم محاسباتی هماهنگ شده است. با این حال، تنها چند مدل‌ساز شناختی در دنیا شروع به کار در علوم اعصاب شناختی کرده‌اند. رسالت هسته روان‌شناسی محاسباتی به مدیریت دکتر جمال امانی‌راد، درک فرآیندهای شناختی و عصبی، به ویژه آنهایی است که مربوط به تصمیم‌گیری ادراکی، مخاطره‌آمیز یا مبتنی بر ارزش، یادگیری مبتنی بر تجربه، حافظه‌کاری، توجه، و ادراک است. به عنوان بخشی از این تلاش، مدل‌های محاسباتی را توسعه می‌دهیم که می‌توانند برای انواع مسائلی که حوزه‌های موضوعی را در روان‌شناسی شناختی در بر می‌گیرند، اعمال شوند. رویکرد به مسائل از درک ریاضی و آماری رفتار به ما امکان می‌دهد تا مدل‌های کامل‌تری از شناخت بسازیم، و از منابع مختلف داده برای به‌دست‌آوردن بینش در فرآیندهای اساسی مشترک استفاده کنیم. به این ترتیب، تحقیقات این هسته بسیار بین رشته‌ای است و شامل ابزارها و همکارانی از حوزه‌های دیگر مانند علوم کامپیوتر، ریاضیات، اقتصاد، زیست‌شناسی، روان‌شناسی، فیزیک و آمار است.

در این هسته بر چهار رویکرد اصلی برای ایجاد بینش‌های جدید در مورد شناخت و روان‌شناسی تمرکز می‌کنیم: مدل‌های رفتاری، مدل‌های ردیابی چشمی، مدل‌های فرآیندهای عصبی، و مدل‌های مشترک که منابع داده‌های رفتاری، ردیابی چشم و عصبی و هم‌چنین پیوند بین آنها را در کنار هم قرار می‌دهند. به بیان دقیق‌تر، می‌توان گفت تمرکز چندسال آینده هسته روان‌شناسی محاسباتی روی این عنوان خواهد بود: “مدل‌سازی محاسباتی مکانیزم‌های زیربنایی کارکردهای عالی شناختی پیوسته”. با توجه به هم‌خوانی بالای نظریه‌های پردازش اطلاعات با فرایندهای تصمیم‌گیری انسانی از یک طرف، و تعامل تنگاتنگ این فرایند پیجیده و سطح بالای مغزی با دیگر کارکردهای شناختی مخصوصا یادگیری، توجه، حافظه و ادراک از طرف دیگر، در خط پژوهشی هسته، تصمیم‌گیری را به عنوان مرکزیت پژوهش قرار داده و دیگر کارکردهای شناختی اشاره شده را در ارتباط با آن مورد بررسی محاسباتی قرار می‌دهیم.

در واقع، هنگام تصمیم‌گیری، اغلب با طیف وسیعی از گزینه‌ها مواجه می‌شویم که به‌عنوان تصمیم‌های فضایی پیوسته شناخته می‌شوند. مطالعه تصمیم‌گیری در فضای پیوسته پتانسیل بسیار زیادی برای پیشرفت درک‌مان از سناریوهای پیچیده دنیای واقعی دارد. مطالعات سنتی عمدتاً بر انتخاب‌های گسسته متمرکز شده‌اند و غنای تصمیمات فضایی پیوسته را نادیده می‌گیرند. با گسترش درک خود از این قلمرو، می‌توانیم نظریه‌ها، روش‌های اندازه‌گیری و مدل‌های محاسباتی جدیدی را توسعه دهیم. این نه تنها درک‌مان از تصمیم گیری را افزایش می دهد، بلکه ما را با ابزارهای قدرتمند برای مقابله با چالش های دنیای واقعی مجهز می کند.
بنابراین، گسترش درک ما از تصمیمات فضایی مستمر در چندین زمینه تحقیقاتی ضروری است، از جمله:
  • چارچوب‌های نظری برای تبیین رفتار انسان
  • پیشنهاد مدل‌های محاسباتی و نرم ‌فزار
  • استفاده از مدل‌های نظری و محاسباتی برای مسائل بالینی و کاربردی
اخیراً برخی از نظریه‌ها سعی کرده‌اند بینش عمیق‌تری از تصمیمات با فضاهای گزینه پیوسته به‌دست آورند، با این حال معماهای زیادی در جنبه‌های نظری، محاسباتی، بالینی و سایر جنبه‌های کاربردی تصمیمات با فضاهای گزینه پیوسته وجود دارد که نیازمند توجه بیشتر محققان علوم‌شناختی است. هدف هسته روان‌شناسی محاسباتی، شناخت عمیق مکانیزم‌های زیربنایی عصبی - شناختی این تصمیمات و کاربردهای تصمیم‌گیری با فضاهای گزینه‌های پیوسته و همچنین ارائه و حل پازل‌های بالقوه برای این نوع تصمیم‌گیری است.
اطلاعات تماس:
سرپرست هسته: جمال امانی‌راد

هسته پردازش سیگنال دیجیتال واسط مغز-رایانه (BCIDSP)

واسط مغز-رایانه (Brain-Computer Interface) يک رويکرد برای ارتباط بين مغز انسان و دستگاه‌های خارجی است. ترجمه و تبدیل افکار ذهن به یک عمل قابل انجام همواره یک رویا و یک‌دست آورد دور از ذهن در بین انسان­‌ها تلقی می‌­شد. سامان‌­های واسط مغز-رایانه یا واسط مغز-ماشین، حرکتی فناورانه و خلاقانه در راستای تحقق این رویا به شمار می‌روند. در سال‌های اخیر با توجه به نیاز حوزه­‌های پزشکی، رشد و پیشرفت بسیار زیادی را در این حوزه شاهد بوده­‌ایم به‌طوری که دیگر بیان این مساله در قالب یک رویا و یک ایده نیست و به یک واقعیت قابل انجام تبدیل شده است. درگذشته اگر یک فرد دچار نوعی بیماری می‌­شد که به‌سبب آن اندام‌های حرکتی آن فرد دچار مشکل عدم تحرک می‌شدند، این فرد دیگر حتی قادر به انجام امور ابتدایی حرکتی مانند حرکت‌دادن ویلچر، تایپ کردن، پخش موسیقی و یا فیلم دلخواه، به صدا در آوردن یک زنگ هشدار در مواقع ضروری، حرکت دادن موش و استفاده از محیط اینترنت و مواردی مانند اینها نبود. اما در حال حاضر و با پیشرفت‌های صورت گرفته در این حوزه می‌­توان ادعا کرد که امکان انجام موارد مذکور توسط شخص بیمار توسط سامانه‌های واسط مغز-رایانه وجود دارد. علی‌رغم اینکه شکل‌گیری اولیه تحقیق و پژوهش در حوزه سامانه­‌های واسط مغز-رایانه به دلیل نیازهای پزشکی صورت گرفته است، در حال حاضر این سامانه­‌ها در گستره وسیعی از کاربرد‌های مختلفی و برای افراد سالم نیز به‌کار گرفته می‌شوند. بعنوان برخی از مهم‌ترین این کاربردها می‌توان به بازی‌سازی و واقعیت مجازی، صنعت خودرو، صنعت اتوماسیون و محیط‌های هوشمند اشاره نمود. به‌عنوان یک قاعده کلی می­توان گفت که این سامانه‌ها برای تمامی افرادی که فعالیت‌های ذهنی آن­ها پابرجاست قابلیت توسعه و استفاده دارند. از طرف دیگر، هر چند پیاده سازی این سامانه ها بصورت نرم افزاری موجب اثبات صحت عملکرد آنها خواهد بود، اما به‌منظور افزایش ضریب نفوذ این سامانه‌ها در جامعه و به‌کار‌گیری آنها در کاربردهای عملی روزمره، تحقق آنها به‌صورتی‌که اولا با دارابودن مصرف توان کم‌قابلیت به‌کار‌گیری در کاربردهای متحرک را داشته باشند و ثانیا بتوانند با اجرای بلادرنگ الگوریتم‌های پیچیده و حجیم پردازش سیگنال پاسخ‌های مناسب را برای کاربردهای برخط تولید نمایند، الزامی به نظر می‌رسد. بطور کلی، فعالیت‌های تخصصی آزمایشگاه BCI را می‌توان به دو شاخه مختلف دسته‌بندی کرد:

1- توسعه و پیاده‌سازی الگوریتم‌ها و سیستم‌های پردازش سیگنال مغز با مصرف توان کم و سرعت پردازش زیاد
  • پردازش بلادرنگ سیگنال مغز با پارادایم‌های ارتباطی مختلف نظیر Motor Imagery، P300 و SSVEP
  • پیاده‌سازی سامانه‌های واسط مغز-رایانه برای کاربردهای مختلف بصورت برون‌خط و برخط
  • پیاده‌سازی سخت‌افزاری اختصاصی الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای سیستم‌های مختلف از جمله BCI
  • پیاده‌سازی سخت‌افزاری و نرم‌افزاری الگوریتم‌های تجزیه و تحلیل و حذف نویز سیگنال‌های مغز
  • حذف نویز آرتیفکت از سیگنال‌های مغز بصورت بلادرنگ و کم‌مصرف توان
  • ساخت سخت‌افزارهای اختصاصی برای ثبت سیگنال‌های مغزی از کانال‌های محدود و مشخص مورد‌نیاز مغز
  • تولید مجموعه داده‌های اختصاصی سیگنال‌های EEG مغز
  • ضبط و ثبت سیگنال‌های عصب و عضله EMG
  • تعریف و اجرای دوره‌های آموزشی استحصال و پردازش سیگنال مغزی EEG و طراحی سیستم‌های BCI
2- الهام‌گرفتن از مغز برای ارائه راهکارهای ابتکاری توسعه بهینه سیستم‌های پردازش سیگنال دیجیتال
اطلاعات تماس:
مجری هسته: دکتر حمیدرضا مهدیانی

هسته پژوهشی محاسبات هیجانی در علوم شناختی

محاسبات هیجانی رشته‌ای از مطالعات است که بر توسعه سیستم‌های محاسباتی تمرکز دارد که می‌توانند احساسات و سایر حالات عاطفی را در انسان تشخیص، تفسیر و شبیه‌سازی کنند. هدف محاسبات هیجانی ایجاد ماشین‌هایی است که می‌توانند به روش‌های طبیعی و شهودی‌تر با انسان‌ها تعامل داشته باشند و قادر به تشخیص و پاسخ به احساسات باشند. بی‌شک نقش احساسات، عواطف و درک هیجانات در زندگی روزمره انکار نشدنی است. انسان میتواند هیجان موجود در رویدادهای مختلف را تجربه و ابراز کند.

بدین ترتیب با تغییر در سطح هیجان، عملکرد شخص در ادراک و یادگیری، تصمیم‌گیری، مواجهه با موقعیت‌های مختلف، ارتباط با دیگر انسان‌ها و همچنین در تعاملات مجازی همچون درک محتوای رسانه، خوگیری و تاثیرپذیری از آنها می‌تواند تحت تأثیر قرار گیرد. این اعتقاد وجود دارد که درک هیجان با تغییراتی که در فیزیولوژی است همراه است و این تغییرات منجر به درک آگاهانه یا ناآگاهانه از هیجان موجود در یک شئ یا موقعیت می‌شود. اندازه‌گیری سطح ادراک هیجانات با روش‌های متعددی امکان پذیر بوده و می‌تواند منجر به کاربردهای متعدد نیز شود. در این پروژه به صورت خاص برآنیم تا بر پایه الگوهای موجود در سیگنال‌های زیستی به اندازه‌گیری میزان ادراک هیجان مخاطب بپردازیم. در ادامه قصد داریم تا با نزدیک سازی این یافته‌ها به مقادیر واقعی و با استفاده از روش‌های بازشناسی الگو به پیش‌بینی سطوح هیجان موجود در محتواهای مختلف رسانه‌ای اقدام نماییم.
 
اطلاعات تماس:
مجری هسته: دکتر رضا خسروآبادی