ضرورت یکپارچه سازی داده های حوزه ی علوم اعصاب و رفتار

در رشته هایی مانند تحلیل داده های عصب شناختی از روش ها و ابزارهای تحلیلی و مدل های محاسباتی به منظور یکپارچه سازی و تحلیل داده های عصب شناختی استفاده می شود. این حوزه ی علمی بسیار با اهمیت است، چرا که با دستیابی روز افزون به داده های عصب شناختی حجیم که تعداد ابعاد آنها زیاد است و همچنین داده های بدست آمده از آزمایش ها، بیشتر به ضرورت یکپارچه سازی نتایج، به عنوان یک رابط اصلی، پی برده می شود. با استفاده از مدل های ریاضی و آماری و ابزارهای محاسباتی می توان به پایگاههای داده ای سازگار برای دانشمندان بالین و پژوهشگران رسید.

علوم اعصاب شاخه ی از علوم است که بیشترین تنوع رشته ها را در خود جای می دهد. به عنوان مثال روانشناسی شناختی، علوم اعصاب رفتاری، ژنتیک رفتاری، نورولوژی، علوم اعصاب کاربردی و .... . به منظور فهم مغز و دستیابی به عمیق ترین لایه های آن، لازم است، این زیر شاخته ها بتوانند داده ها و یافته هایشان را به روشی صحیح و موثر به اشتراک بگذارند. وظیفه ی اصلی تحلیل داده های عصب شناختی، ایجاد همین توانمندی است. چنین تسهیلاتی پژوهشگران را قادر می سازد تا بتوانند به سادگی و به شکل کمی نظریات کاری خود را آزمون نمایند. به منظور دستیابی به این اهداف لازم است الف) ابزارهای و دیتا بیس هایی به منظور مدیریت و به اشتراک گذاری داده های مربوط به علوم اعصاب در همه ی سطوح تحلیلی فراهم شود. ب) ابزارهایی به منظور تحلیل و مدلبندی داده های عصب شناختی گسترش یابد و ج) مدل های محاسباتی مربوط به سیستم عصبی و فرآیند های عصبی ایجاد شود.

در دهه ی اخیر و با گسترش و ازدیاد حجم بالای داده های متنوع در حوزه ی مغز که از پژوهش های گروههای مختلف بدست آمده است، مسئله ی پیش رو این بود که چگونه باید انبوه داده ها را به صورت موثری و با ابزار معتبری یکپارچه کرد. داده های عصب شناختی و زیستی به شدت با یکدیگر در ارتباط اند و از پیچیدگی بالایی برخوردارند که همین خصوصیت می تواند یکپارچه سازی را به عنوان یکی از چالش های بزرگ پیش روی دانشمندان این حوزه مطرح کند. در صورتی که متصدیان این حوزه به استقبال چنین چالشی نروند، متحمل هزینه های زیادی خواهند شد و سرمایه های دانشی موجود در داده های این حوزه از دست خواهند رفت و رویکردهای الهام بخش و تبیین کننده آن همواره مغفول خواهد ماند.   

پیشینه ی زبان برنامه نویسی آر R

زبان r ، یک زبان برنامه نویسی است که برای محاسبات آماری و نمایش گرافیکی اطلاعات آماری استفاده می شود. این زبان یک پیاده سازی از زبان s است که توسط جان کمبرس در آزمایشگاه بل (bell labs) با ترکیب منطق سمانتیک لکس، که خود برگرفته از زبان scheme است، پایه گذاری شد. 

زبان آر توسط راس ایهاکا و رابرت جنتلمن در دانشگاه آوکلند نیوزلند ساخته شد و در حال حاضر توسط تیم توسعه هسته آر که جان کمبرس یکی از اعضای آن است، مشغول کار روی آن است. نام آر از حرف اول اسم راس ایهاکا و رابرت جنتلمن دو مولف زبان آر گرفته شده است. 

زبان آر بخشی از پروژه gnu است که کد منبع آن بصورت رایگان و تحت مجوز gnu general public license و نگارش باینری و اجرایی آن برای نسخه های مختلف سیستم عامل از جمله لینوکس قابل دریافت است. 

این  نرم افزار در سال 2001  ارائه شده است.  از مزایای این نرم افزار مجانی بودن و  Open source بودن آن است؛ یعنی اگر مقاله ای بخواهید در مجله های معتبر علمی جهان به چاپ برسانید همچون SAS از شما پرسیده نخواهد شد که لایسنس نرم افزارتان چه است.

اگر به وسیله نرم افزار SAS مقاله ای بنویسید و لایسنس معتبری برای آن نداشته باشید، مقاله شما توسط نشریات بین المللی در هر شرایطی رد میشود.

 

این نرم افزار از  S که در سال 1980 به طور رسمی ارائه شد مشتق شده است. در حقیقت این نسخه جدای نسخه تجاری خود یعنی S یا SPLUS نیست.

 

یکی از معایب آن این است که هیچ ضمانتی برای آن وجود ندارد در حالی که برای نسخه معادل تجاری آن شرکت Insightful ضمانت لازم را می دهد.

 

از دیگر معایب آن ضعف برای ترسیم نمودار سطح بالا است که البته برای رفع این مشکل می توان به نسخه تجاری یعنی SPLUS مراجعه کرد.

 

 

نرم افزار R در شبیه سازی سرعت بیشتری از SPLUS دارد ضعف اساسی SPLUS در Loopها مشخص می شود.

 

در ضمن نرم افزار R مجانی و به صورت رایگان در اختیار شما قرار می گیرد.این نرم افزار درحقیقت  بر مبنای SPLUS بنا شده است. بنوعی این نرم افزار برای آرادی عمل بیشتر برنامه نویسان طراحی شده است.مثلا من بعنوان یک آماری یک برنامه می نویسم؛ بعد اونو بصورت یک Package در می آرم  حالا یا میفروشمش یا اینکه بطور مجانی در اختیار دیگران قرار می دهیم.  R دی حقیقت نسخه تجاری SPLUS  می باشد.

 

الان اکثر برنامه نویسان با استفاده از این نرم افزار برای ارائه الگوریتم های سریعتر در حال رقابت هستند مثلا برای رشته Imaging Process برنامه قالبا زمان بر هستند در حالیکه دکتر نولان (فرانسه ) بسته ای رو ارائه داده که کمتر از 20 دقیقه به جواب مطلوب می رسد.

 

در ضمن خوبی این نرم افزار در اینه که زبان برنامه نویسی فوق العاده ساده ای دارد بطوریکه هر آماری که با Pascall کار  کرده باشد می تواند به سادگی در آن به برنامه نویسی بپردازد.

 

در ضمن هم برای این نرم افزار و هم SPLUS  هر تعداد کتاب راهنما و آموزشی بخوان تو اینترنت بصورت مجانی و PDF در اختیارتون قرار می گیرد.

 

لازم به ذکر است که تا چندی پیش برنامه نویسان SAS  در اولویت گزینشهای کاری بودند ولی در حال حاضر این نرم افزار جای خودشی پیدا کرده و برنامه نویسان این دو نرم افزار هم پایه برنامه نویسان SAS  هستند.

 

 

روش های آماری علوم اعصاب، تحلیل داده های علم مغز

روش های آماری علوم اعصاب، تحلیل داده های علم مغز

علوم وابسته ی به مغز به دنبال این موضوع هستند تا دریابند که فعالیت نرون ها چگونه است؟ افکار چگونه پدید می آیند و رفتار چگونه ساخته می شود؟ چه چیزی سبب می شود که ما به عنوان یک انسان بتوانیم بشنویم، ببینیم، احساس کنیم، رفتار کنیم؟ چه چیزی سبب خشم، عشق، نفرت و یا بیماری های روانی می شود؟ اساس حافظه چیست؟ چگونه تصمیم می گیریم؟ چگونه روی یک موضوع تمرکز می کنیم؟ و ... . پاسخ به چنین سوالاتی نیازمند اشتیاق و جسارت فراوان می باشد.اگر چه کار روی سیستم های عصبی از پیچیدگی بالایی برخوردار است؛ اما بعضی از حوزه های دانشی پیشرفت های فراوانی داشته اند. بعضی از حوزه ها مانند: انتقالات بین سیناپسی، پردازش حسی، پایه های زیست شیمیایی حافظه و کنترل حرکتی کشف شده اند. این پیشرفت ها پایه های علوم اعصاب مدرن را تشکیل می دهند و توانسته اند روی حوزه های بالینی نیز تاثیر داشته باشند. روش شناسی که بر اساس آن چنین داده هایی بدست می آید هم مشاهده است و هم روش های آزمایشی. اما یکی از مهمترین پایه های روش شناسی آن ملاحظات دقیق روی داده هایی است که از سیستم عصبی بدست می آید. گاهی اوقات نتایج بدست آمده کاملا کیفی و گاهی کاملا کمی است. امروزه پژوهش در حوزه ی مغز در برگیرنده ی تکنیک های مدرن گوناگونی است که روش هایی مانند روش های مولکولی، گزارش‏گیری Patch clamp، تصویر برداری دو فوتونی، مطالعات تک الکترودی و چند الکترودی، توانمندی های زمینه محلی، تصویربرداری اختیاری، الکتروآنسفالوگرافی، PET، fMRI، MEG و همچنین مطالعات رفتاری و سایکوفیزیکال است. تمام این روش ها به بهبود ذخیره سازی داده ها، دستکاری و تکنولوژی های ارائه ی آنها و همچنین پیشرفت تکنیک های تحلیلی کمک می کند. به عنوان مثال مجموعه داده های بدست آمده در شرایط کنونی نسبت به شرایط پیشین زیادتر و پیچیده ترند. برای دانشجویان حاضر علوم اعصاب و رفتار دانش کاری روش های اساسی تحلیل داده ها غیر قابل اجتناب است.