Matematisk modellering av dopamin-modulering av arbetsminnes-relaterad hjärnaktivitet

Projektets bakgrund

Arbetsminnet är förmågan att hålla och behandla relevant information under kort tid (några sekunder). Ett bra arbetsminne är korrelerat med bra koncentrationsförmåga, och vår grupp har visat att arbetsminnet förbättras under barndomen och ungdomen samt att det är möjligt att förbättra sitt arbetsminne med en datorbaserad träningsmetod med arbetsminnesuppgifter. Detta har lett till en behandlingsmetod som ger personer med nedsatt arbetsminne, såsom barn med ADHD, en möjlighet att förbättra sitt arbetsminne.

Under senare år har dopaminets inflytande på arbetsminnet uppmärksammats i allt högre grad, bland annat genom upptäckten att patienter med dopamin-relaterade sjukdomar, såsom Parkinsons sjukdom, har problem med arbetsminnet. Under en arbetsminnesuppgift aktiveras ett flertal områden i hjärnan, främst ett fronto-parietalt nätverk men även delar av striatum i basala ganglierna, ett av de områden i hjärnan som störs vid Parkinsons sjukdom. Även i det fronto-parietala nätverket varierar dopamin-nivårena under utförandet av en arbetsminnesuppgift och ett intrikat samband mellan dopaminnivåer och förmågan att utföra arbetsminnesuppgifter har påvisats i detta område. Sammantaget kan sägas att dopamin påverkar arbetsminnesrelaterade delar av hjärnan genom ett flertal komplicerade och delvis okända mekanismer. Dessa mekanismer har vi som mål att utforska.
För mer information om vår forskningsgrupp, se vår hemsida:

http://www.ki.se/kbh/neuropediatrics/cognitive_neuroscience/group_page.html


Projektets metodik

Examensarbetet går ut på att bygga upp en matematisk modell av arbetsminnet varmed sambandet mellan dopaminutsöndring och neural aktivitet i berörda hjärnområden och i förlängningen arbetsminnets prestanda kan utforskas. För att kunna simulera den matematiska modellen skall ett datorprogram skrivas. Detta arbete innebär såväl kodning som testning av modellen. När programmet är färdigt skall effekten av att variera olika parametrar, såsom graden av dopaminutsöndring, på neural aktivitet, undersökas genom simulering av modellen. Slutligen skall data åskådliggöras på lämpligt sätt för kommunikation med resten av gruppen. Projektet ger möjlighet till att bli medförfattare till en artikel, något som är mycket meriterande för fortsatt forskning. Projektet är mycket intressant då en djupare förståelse av de mekanismer genom vilka dopamin reglerar arbetsminnet skulle kunna leda till framtida medicinering mot arbetsminnesproblem.


Examensarbetarens bakgrund

Den sökande skall framför allt kunna arbeta självständigt och noggrant. Kritiskt tänkande i samband med testningen av programmet är mycket viktigt. Tidigare erfarenhet av ett eget projekt eller annat som kan styrka dessa egenskaper, t ex ett forskningprojekt under sommaren, är en väldigt bra merit. Erfarenhet av Matlab eller annat programmeringsspråk är fördelaktigt men ej nödvändigt.
Lämpliga bakgrunder är fysik, civilingenjör i fysik eller annan utbildning där komplexa systems dynamiska egenskaper studerats. Andra med mindre matematisk skolning är också mycket välkomna att ansöka, men ett intresse för kvantitativ analys är erforderligt.

Handledare: Fredrik Edin Epost: [email protected]