אודות מרכז המחקר

מדעים קוגניטיבים מבוססים על מחקרים רב-תחומיים העוסקים בהבנת היכולות והתפקודים הנשלטים על-ידי המוח, והאופן שבו הם באים לידי ביטוי בקבלת החלטות ובביצוע פעולות שונות. החוקרים העוסקים במחקר זה משלבים ידע מתחומים שונים כגון פסיכולוגיה, בלשנות, מדעי המחשב, פילוסופיה, והנדסה. המחקר בוחן מימדים שונים של קוגניציה החל בלמידה וזיכרון, דרך תכנון, שפה, תפיסה וקשב, ועד לייצוג של מידע ומודלים חישוביים המתארים את ההחלטות שהמוח מקבל. המטרה של מחקרים אלו היא לעזור בקבלת החלטות, בתכנון מערכות ובריפוי של מגבלות בפעילות המוחית. ​

​תקשורת תאית בין נוירונים ותאי גליה חיונית לעיבוד המידע הנאסף על ידי מערכת העצבים וליצירת התגובה לסביבה. חקר המבנה, התפקוד והתקשורת בין הנוירונים הוא הבסיס להבנת התגובות הפיזיולוגיות. תחום מדעי המוח התאיים והמולקולריים חושף את הפרטים הללו, על ידי למידה של המנגנונים של התפתחות נוירונים ותאי גליה, יצירת סינפסות והנחיית גדילה של אקסונים, הבנה של פעילות תעלות יונים, איתות תאי  ופעילות של טרנספורטרים וקולטנים של נוירוטרנסמיטרים, והכרה של מנגנוני ויסות של העברה עצבית פרה- ופוסט-סינפטית. ההבנה של פעילות נוירונים ותאי גליה ברמה התאית והמולקולרית היא הבסיס להבנה של מערכת העצבים ואיך היא לומדת את העולם שסביב.​

​מדעי העצב החישוביים והתיאורטיים הם ענף של מדעי העצב המשתמש בשיטות מתמטיות, אנליזה תיאורטית והדמיות מחשב כדי להבין את העקרונות השולטים על פעילות, מבנה ויכולות קוגניטיביות של מערכת העצבים. היבטים תיאורטיים מערבים אנליזה מתמטית של מודלים של תאי עצב, רשתות ומערכות עצביות תוך שימוש בשיטות המושאלות מפיסיקה, מתימטיקה שימושית, הנדסה ומדעי המחשב. חישוביות עצבית נעזרת בהדמיות מחשב כדי לתקף ולפתור מודלים מתמטיים. היא מתמקדת בתיאור של נוירונים, רשתות ומערכות האפשריים ביולוגית ובפיזיולוגיה, בדינמיקה, בעיבוד המידע ובקידוד שלהם. מודלים מתארים מבנים עצביים בסקאלות מרחביות וזמניות רבות. שיטות אלו מיושמות עבור עיבוד מידע חושי, שליטה מוטורית, ניווט, קבלת החלטות ולמידה.​

קוגניציה, למידה ואינטליגנציה חישוביים מתייחסים ליישום של מודלים חישוביים ומתמטיים במטרה להבין ולשכפל תהליכים והתנהגויות קוגניטיביות בבני אדם ובבעלי חיים. תחום בינתחומי זה משלב מושגים ממדעי המחשב, פסיכולוגיה, מדעי המוח, בלשנות ופילוסופיה כדי לחקור את המנגנונים העומדים בבסיס הקוגניציה והאינטליגנציה האנושית, כמו גם לפיתוח מערכות בינה מלאכותית שיכולות לדמות ביצועים אנושיים על משימות שונות. מודלים חישוביים משמשים לדמות ולבדוק השערות שונות לגבי תהליכים קוגניטיביים כגון תפיסה, קשב, זיכרון, שפה, קבלת החלטות ופתרון בעיות. לתובנות המתקבלות מתחום זה יש יישומים מעשיים בתחומים כמו רובוטיקה, חינוך, בריאות ופיתוח מערכות חכמות​.

​רובוטיקה קוגנטיבית ​היא תחום מחקר המשלב רובוטיקה, בינה מלאכותית, ומדעי העצב ליצירת רובוטים המסוגלים לחוש ולתפוש את סביבתם דרך ערוצי חישה מרובים, לתכנן תנועות, לצפות את תוצאות הפעולות שלהם וגורמים אחרים בסביבתם, וללמוד. רובוטים אלו יכולים לפעול בשיתוף פעולה ובמגע עם אנשים במגוון שימושים כגון רפואה, חקלאות, ותעשייה. חוקרים וחוקרות רבים ברחבי הקמפוס חברים גם בבית הספר למדעי המוח והקוגניציה וביוזמת הרובוטיקה של האוניברסיטה, משתמשים בתיאוריות בחקר המוח על מנת לבנות רובוטים טובים יותר, ומשתמשים ברובוטים על מנת לחקור את המוח.

נוירו-הנדסה היא תחום מחקר בו משתמשים בשיטות וגישות הנדסיות להבנה, תיקון, החלפה, וממשק עם מערכות עצביות. התחום משתמש בחישוביות עצבית ומדעי העצב הניסיוניים כדי לבנות ולתקף מודלים ברמות שונות - מרמת המערכת השלמה עד רמת תא עצב בודד. התחום משתמש בשיטות מהנדסת חשמל והנדסה ביופרואית כדי לעבד אותות מרקמה עצבית, ומרכיבים מתחום הרובוטיקה, הקיברנטיקה, מדעי המחשב, הנדסת רקמות, הנדסת חומרים, וננוטכנולוגיה. המטרות של הנוירוהנדסה הן שחזור או העשרה של יכולות אנושיות בעזרת ממשקים ישירים בין מערכת העצבים והתקנים מלאכותיים, הבנת הקידוד והעיבוד של מידע במערכות החישה והתנועה, וכיצד ניתן לשנות אותם בעזרת התקנים מלאכותיים כמו ממשקי מוח מחשב ונוירופרוטזות. ​