עיבוד אותות למדעי המוח (4 שש״ס, 4 נק״ז)
תיאור קצר של הקורס: במסגרת הקורס, התלמידים ילמדו את הבסיס התאורטי של עיבוד אותות שנרשמים ממערכת העצבים וירכשו נסיון מעשי. האותות הנידונים הם תהליכי נקודה (רכבות ספייקים, ואירועים בדידים אחרים) ותהליכים רציפים (למשל פוטנציאל הממברנה או שדה מקומי, קלט חושי, פעילות מוטורית). עיבוד האותות מתייחס להסקה סטטיסטית של המבנה של האותות ויחסי הגומלין בין מספר אותות, ובפרט תהליכי הצפנת (קידוד) ופענוח מידע מהמוח. הבסיס התיאורטי של עיבוד אותות בתחום הזמן ובתחום התדר יילמד, ולאחר מכן יתקיימו תרגילים בהם ינותחו אותות אמיתיים שנרשמו מהמוח.
דרישות קדם: נוירופיזיולוגיה של תאים ורשתות עצבים או שווה ערך; תכנות פיתון לביולוגים או שווה ערך; חדו״א (אין צורך במשוואות דיפרנציאליות); אגלברה לינארית (רמה בסיסית); הסתברות.
סוג הקורס: שיעור ותרגול
תוצרי למידה: בסיום הקורס התלמידים יוכלו:
- לכמת סדרות עיתיות בתחום הזמן ובתחום התדר, ולזהות מבנה בתהליכים אקראיים.
- להסיק מהי התגובה העצבית לגירוי (הצפנה) ואיזה מידע נישא ע״י מערכות עצביות (פענוח).
- לכתוב תוכניות מחשב ולבצע עיבוד נתונים ממוחשב של אותות שנרשמו ממערכות עצביות, ובפרט אותות שנרשמו ממוח חי (של חיות או של בני אדם).
- להכיר שיטות ומושגים בתחום, ולפיכך להיות מסוגלים להבין (ואולי אף להעריך את האיכות של) ניתוחי נתונים המדווחים בספרות.
שיטת הערכה והרכב ציונים:
שיעורי הבית: 30% מהציון הסופי. שישה תרגילי בית, כל אחד תורם 5% לציון הסופי.
בחינה: 70% מהציון הסופי. ניתן לגשת לבחינה רק אם לפחות 5 תרגילים הוגשו וקיבלו ציון עובר.
תוכן ומטלות משבוע לשבוע:
שבוע 1: מבוא לאותות עצביים
שבוע 2: מבוא למערכות – תרגיל 1 (אנליטי)
שבוע 3: ניתוח בתחום הזמן של תהליכים רציפים חד ממדיים
שבוע 4: ניתוח בתחום הזמן של תהליכים רציפים חד ממדיים – תרגיל 2 (נומרי)
שבוע 5: תהליכי נקודה (חלק א׳)
שבוע 6: תהליכי נקודה (חלק ב׳) – תרגיל 3 (אנליטי ונומרי)
שבוע 7: תהליכים מעורבים (חלק א׳)
שבוע 8: ניתוח בתחום התדר של תהליכים רציפים (חלק א׳) – תרגיל 4 (אנליטי)
שבוע 9: ניתוח בתחום התדר של תהליכים רציפים (חלק ב׳)
שבוע 10: ניתוח בתחום התדר של תהליכים רציפים (חלק ג׳) – תרגיל 5 (אנליטי ונומרי)
שבוע 11: תהליכים מעורבים (חלק ב׳)
שבוע 12: המרת תהליכים רציפים לתהליכי נקודה – תרגיל 6 (נומרי)
שבוע 13: הפחתת ממדים וצברור
רשימת קריאה:
אין קריאת חובה. ספרות רקע רלוונטית כוללת:
1) Dayan and Abbott 2000, Theoretical Neuroscience
2) Kandel, Schwartz, et al., 2013, Principles of Neural Science
3) Khoo, 2018, Physiological Control Systems
4) Oppenhiem and Schafer, 2009, Discrete Time Signal Processing
5) Rieke et al., 1997, Spikes