计算思想
开创性的神经科学家探索大脑节律如何帮助我们思考
Belousov-Zhabotinsky的化学反应是这样的：一个蓝色的斑点出现在红色化学物质的培养皿中，并扩展成一个环。在它的中心，第二个斑点形成并扩散，接着是第三个斑点，形成一个靶心图案。其他的牛眼在附近发芽并融合在一起。当南希·科佩尔看到这种反应时，她急于用数学方法解释这些环是如何形成和相互作用的，并开始计算。
这是她在整合数学、化学、生物学和神经科学的开创性职业生涯中承担的首批澳门威尼斯人注册网站研究项目之一。从那以后，她开始计算自然界中越来越复杂的系统的模式，从七鳃鳗脊椎下的电波到人类的思维方式。
科佩尔现在是波士顿大学数学与统计学杰出教授，他澳门威尼斯人注册网站研究我们大脑中的电模式是如何协调认知的，以及当它们变得异常时会发生什么。
“单个脑细胞就像一个复杂的电路，”科佩尔说，他使用方程式和计算机建模来阐明大脑的功能。每个细胞产生电活动；这些细胞彼此交谈，形成了一个电路网络。每个网络产生的电活动可以通过整个系统的电压尖峰来测量。在给定的时间内，电压以周期性或节律性的方式上下波动。
科佩尔说：“我相信大脑使用节奏的一个原因是，它以非常微妙和灵活的方式协调大脑的不同部分。”如果这些节奏出现问题，就会干扰大脑进行思考、决策和集中注意力所必需的协调的能力。“据我所知，基本上每一种神经系统疾病都与节律的变化有关，”科佩尔说，他指的是帕金森病、精神分裂症和癫痫等疾病。
科佩尔说，很多事情都可能与节奏有关。例如，在健康细胞中，化学物质多巴胺负责帮助一些神经元交流。在帕金森氏症患者的大脑中，产生多巴胺的细胞死亡，改变了神经元之间的信息流，严重破坏了细胞在大脑中的交流方式。这种分解会导致震颤和僵硬，这是帕金森病的特征。
科佩尔的澳门威尼斯人注册网站研究具有深远的实际意义。外科医生已经在通过控制大脑节律来治疗神经系统疾病；一种治疗方法是在大脑中植入电极，重新调整大脑节律，以帮助帕金森病患者恢复液体运动。科佩尔目前的澳门威尼斯人注册网站研究可能会帮助外科医生改进现有的做法，并提出新的治疗技术。
科佩尔发表了200多篇论文，并获得了神经科学学会颁发的2016年斯沃茨理论与计算神经科学奖。她是美国国家科学院、美国艺术与科学院和伦敦数学学会的成员，也是斯隆、古根海姆和麦克阿瑟奖学金的获得者。尽管科佩尔致力于阐明数学和神经科学的复杂性，但她仍在探索未知的领域。
“我总是让我的学生们放眼未来，”她说。“当你得到这个问题的答案时，你会问什么问题？”
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