Computational Cognitive Neuroscience 1

Eigenaar	Bachelor Psychobiologie
Coördinator	dr. H.S. Scholte
Onderdeel van	Bachelor Psychobiologie, jaar 3

Studiewijzer 2015/2016

Globale inhoud

In dit vak zal behandeld worden ‘hoe de hersenen werken’ aan de hand van theoretische modellen. Je zult leren deze modellen van hersenwerking te simuleren op de computer. Hierbij zullen verschillende neuron- en netwerkmodellen op verschillende niveaus van complexiteit en abstractie behandeld worden. Daarnaast zal worden besproken hoe leren in dergelijke modellen in zijn werk gaat. Tot slot zal je leren hoe je verschillende modellen kwantitatief kunt vergelijken. De theorie van deze modellen zal in colleges behandeld worden, waarna je tijdens computerpractica zelf aan de slag gaat met het simuleren van deze modellen. 

Studiemateriaal

Literatuur

• Er zullen materialen en hoofdstukken uit verschillende boeken behandeld worden, die tijdens het vak zullen worden verspreid via blackboard. 

Leerdoelen

1.     Kennis:

1.1.  Informatietheorie: De student kan beschrijven en berekenen wat informatie en entropie zijn, het verschil tussen encoding en decoding herkennen en verschillende neural coding-modellen in neurale netwerken onderscheiden.

1.2.  Filtering: De student kan de relatie tussen een Spike-Triggered Average (STA) en een receptive field uitleggen en beschrijven hoe een feed-forward neuraal netwerk als een filterbank beschouwd en geïmplementeerd kan worden.

1.3.  Machine learning: De student kan het verschil tussen de drie vormen van machine learning (unsupervised learning, supervised learning en reinforcement learning) beschrijven, en de effecten op neurale netwerken onderscheiden

1.4.  Neuron- en netwerkmodellen: De student kan de eigenschappen van verschillende neuron- en netwerkmodellen[1] beschrijven

 

2.     Vaardigheden:

2.1.  De student kan een eenvoudige neuron- en netwerksimulaties uitvoeren in MATLAB, inclusief machine learning in netwerken

2.2.  De student kan van een normale, eendimensionale differentiaalvergelijking de evenwichtspunten en hun stabiliteit berekenen

2.3.  De student kan modellen fitten naar datasets en modellen vergelijken door middel van ‘goodness-of-fit’ en het aantal parameters in het model

 

3.     Attitudes:

3.1.  De student kan kwantitatieve modellen kritisch vergelijken

3.2.  De student leert naar kwantitatieve oplossingen te zoeken voor neuroscience-problemen (kwantitatief redeneren)

[1] In de studiewijzer zal vermeld worden welke modellen dit jaar tot de tentamenstof behoren.

Onderwijsvormen

• Werkcollege
• Zelfstudie
• Hoorcollege

Gedurende dit vak zal theoretische kennis worden behandeld in hoorcolleges, waarna deze kennis toegepast zal worden in computerpractica. 

Verdeling leeractiviteiten

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

• Deelname aan alle practica, computerpractica, veldwerk en werkcolleges in het curriculum is verplicht en de student dient zich op deze bijeenkomsten terdege voor te bereiden.
  

Aanvullende eisen voor dit vak:

Toetsing

Onderdeel en weging	Details
Eindcijfer
1 (100%) Tentamen

Opdrachten

Inleveropdrachten

• Tijdens de computerpractica en buiten de ingeroosterde lesuren.

Onderstaande opdrachten komen aan bod in deze cursus:

•    Naam opdracht 1 : beschrijving 2
•    Naam opdracht 2 : beschrijving 1
•    ....

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene 'Fraude- en plagiaatregeling' van de UvA. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd. Bij verdenking van fraude of plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Zie de Fraude- en plagiaatregeling van de UvA: www.uva.nl/plagiaat

Rooster

Het rooster van dit vak is in te zien op DataNose.

Eindtermen

Deze cursus draagt bij aan de volgende eindtermen van de opleiding Psychobiologie:

1) Kennis en Inzicht

De bachelor:

• 1a) kan de basisprincipes uit de vakgebieden ‘genetica en evolutie’, ‘celbiologie’, ‘biochemie’, ‘fysiologie’, ‘embryologie’, ‘anatomie’ en ‘evolutie en gedrag’ uitleggen.
• 1b) kan de ontwikkeling en werking van het brein op alle niveaus – van molecuul tot de menselijke geest – binnen Psychobiologie, voornamelijk de deelgebieden ‘perceptie tot bewustzijn’, ‘leren en geheugen’, ‘emotie’, ‘motivatie’, ‘neuroanatomie’ en ‘neurofysiologie’ uitleggen.
• 1c) kan de pathofysiologie en bijbehorende diagnostische methoden en mogelijke therapieën uitleggen.
• 1d) kan uitleggen welke onderzoekstechnieken nodig zijn voor het ontwikkelen van kennis en dat kennis nodig is voor het ontwikkelen van onderzoekstechnieken.
• 1e) kan de kennis opgedaan bij een zelfgekozen vak uitleggen.
• 1f) kan de basisprincipes uit de beroepsethiek en wetenschapsfilosofie uitleggen.
• 1g) kan mogelijke vervolgopleidingen benoemen.
• 1h) kan uitleggen wat de bijdragen en beperkingen zijn van de kennis op elk niveau - van molecuul tot de menselijke geest - aan het wetenschapsgebied Psychobiologie.
• 1i) kan op alle niveaus de werking van het brein van dieren en mensen vergelijken.
• 1j) kan onderbouwen hoe de pathofysiologie bijdraagt aan het begrip van de ontwikkeling en werking van het brein op alle niveaus.
• 1k) kan grensverleggende ontwikkelingen in het wetenschapsgebied Psychobiologie herkennen.
• 1l) kan uitleggen dat een standpunt wordt beïnvloed door context.

2) Toepassen Kennis en Inzicht

De bachelor:

• 2a) kan onderbouwen welke onderzoekstechnieken nodig zijn om onderzoeksvragen binnen het wetenschapsgebied Psychobiologie te beantwoorden.
• 2b) kan ondersteunende disciplines zoals wis-, natuur- en scheikunde en programmeren toepassen.
• 2c) kan de empirische cyclus zelfstandig doorlopen bij het uitvoeren van een onderzoek.
• 2d) kan op een wetenschappelijke manier lopende experimenten documenteren.
• 2e) kan algemene laboratoriumvaardigheden uitvoeren.
• 2f) kan onderzoek doen met proefpersonen en relevante proefdieren.
• 2g) kan voor de psychobiologie relevante computerprogramma’s en/of programmeertalen gebruiken.
• 2h) kan ruwe data interpreteren en een geschikte (kwantitatieve) analysemethode toepassen.
• 2i) kan werken volgens algemene milieu- en veiligheidsnormen.
• 2j) kan redeneren en argumenteren en meerdere standpunten benoemen en onderbouwen.

3) Oordeelsvorming

De bachelor:

• 3a) kan relevante literatuur verzamelen, verwerken en interpreteren.
• 3b) kan de implicaties van onderzoeksresultaten voor de maatschappij overzien.
• 3c) kan onderzoeksresultaten binnen de Psychobiologie en/of binnen een discipline- overstijgende context interpreteren.
• 3d) kan de ethische aspecten van beroepsmatige omgang met levende organismen en weefsel overwegen.
• 3e) kan informatie analyseren aan de hand van kwaliteitscriteria en er een eigen oordeel over vormen.
• 3f) kan alternatieven en tegenargumenten overwegen bij het vormen of herzien van een oordeel.

4) Communicatie

De bachelor:

• 4a) kan kennis, bevindingen en standpunten in wetenschappelijk Nederlands en Engels schriftelijk rapporteren en mondeling presenteren.
• 4b) kan een bijdrage leveren aan wetenschappelijke discussies.
• 4c) kan op basis van begrip en respect communiceren.
• 4d) kan onderzoeksgegevens communiceren volgens de regels van wetenschappelijke integriteit.
• 4e) kan een standpunt overbrengen.

5) Leervaardigheden

De bachelor:

• 5a) kan een zelfstandige en wetenschappelijke werkwijze en houding ontwikkelen.
• 5b) kan zich zelfstandig kennis eigen maken.
• 5c) kan nieuwe kennis integreren met aanwezige kennis en tot inzichten komen.
• 5d) kan een constructieve en synergetische manier van samenwerken ontwikkelen.
• 5e) kan zich in een zelfgekozen deelgebied verdiepen of verbreden.
• 5f) kan zich nieuwe technische vaardigheden eigen maken.
• 5g) kan feedback geven en verwerken.
• 5i) kan reflecteren op eigen gedrag en dit gedrag desgewenst verbeteren.
• 5j) kan geleerde principes generaliseren en toepassen in een andere context.

Aanvullende informatie

Een laptop waarop MATLAB draait/kan draaien is noodzakelijk. 

Contactinformatie

Coördinator

• dr. H.S. Scholte