อิลา ฟีเอเต้
อิลา ฟีเอเต้ | |
|---|---|
 ฟีเอเต้กล่าวสุนทรพจน์ที่สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีโอกินาวาในปี 2020 | |
| เกิด | มุมไบ ประเทศอินเดีย |
| อัลมา มัธยฐาน | ปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนปริญญาโทและปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด |
| เป็นที่รู้จัก ในด้าน | การสร้างแบบจำลองการคำนวณทางประสาทที่อยู่เบื้องหลังความจำระยะสั้น การบูรณาการ และการอนุมาน |
| รางวัล |
|
| เส้นทางอาชีพด้านวิทยาศาสตร์ | |
| ฟิลด์ | ฟิสิกส์และประสาทวิทยาเชิงคำนวณ |
| สถาบันต่างๆ | สถาบัน McGovern แห่งสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ |
| วิทยานิพนธ์ | การเรียนรู้และการเข้ารหัสในเครือข่ายประสาทชีวภาพ (2004) |
| เซบาสเตียน ซึง | |
Ila Fieteเป็นนักฟิสิกส์และนักประสาทวิทยา เชิงคำนวณชาวอินเดีย-อเมริกัน และเป็นศาสตราจารย์ประจำภาควิชาวิทยาศาสตร์สมองและองค์ความรู้ ภายในสถาบันวิจัยสมอง McGovernแห่งสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT ) Fiete สร้างแบบจำลองทางทฤษฎีและวิเคราะห์ข้อมูลประสาท เพื่อค้นหาว่าวงจรประสาททำการคำนวณอย่างไร และสมองแสดงและจัดการข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับความทรงจำและการให้เหตุผลได้อย่างไร
ชีวิตช่วงต้นและการศึกษา
ฟีเอเต้เกิดที่มุมไบ ประเทศอินเดีย บิดามารดาของเธอโกปาล ปราสาดและอินดู เดวี ย้ายไปมิชิแกนในปี 1992 เธอศึกษาระดับปริญญาตรีที่มหาวิทยาลัยมิชิแกนโดยเรียนวิชาเอกคณิตศาสตร์และฟิสิกส์[ 1 ]จากนั้นฟีเอเต้ย้ายไปบอสตันเพื่อศึกษาต่อระดับปริญญาโทและบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดในภาควิชาฟิสิกส์[ 1 ] ฟีเอเต้ได้รับการให้คำปรึกษาด้านประสาทวิทยาศาสตร์เชิงคำนวณโดยเซบาสเตียน ซึงที่MIT [ 2 ]และด้านฟิสิกส์โดยแดเนียล ฟิชเชอร์ที่ฮาร์วาร์ด[ 3 ]ในระดับบัณฑิตศึกษา ฟีเอเต้ได้สำรวจหลักการเรียนรู้และการเข้ารหัสในเครือข่ายประสาททางชีววิทยา[ 4 ]ฟีเอเต้แต่งงานกับเกร็ก ฟีเอเต้ ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยนอร์ทอีสเทิร์น พี่ชายของเธอ อานูพ ปราสาด ซึ่งได้รับการฝึกฝนในฐานะนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี เป็นกรรมการผู้จัดการและหัวหน้ากลุ่มหุ้นที่ DE Shaw & Co. [ 5 ]
Fiete สำเร็จการศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในปี 2003 และย้ายไปทำงานเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่สถาบันKavli Institute for Theoretical Physicsแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บาราตั้งแต่ปี 2004 ถึง 2006 [ 1 ]ในช่วงเวลานี้ Fiete ยังเป็นสมาชิกผู้เยี่ยมชมของศูนย์ชีวฟิสิกส์ เชิงทฤษฎี แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก [ 1 ] ตั้งแต่ปี 2006 ถึง 2008 Fiete ดำรงตำแหน่ง Broad Fellow ในด้านวงจรสมองที่Caltechภายใต้การดูแลของChristof Koch [ 6 ]
งานระดับบัณฑิตศึกษา - การเขียนโค้ดในวงจรประสาททางชีววิทยา
ในระหว่างการศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Fiete และเพื่อนร่วมงานของเธอใช้เครือข่ายเชิงเส้นของการเรียนรู้เพื่อแสดงให้เห็นว่ารหัสประสาทชั่วคราวที่เบาบางช่วยลดการรบกวนของไซแนปส์และอำนวยความสะดวกในการเรียนรู้ในนกขับขาน[ 7 ]จากนั้น Fiete ก็เริ่มสำรวจหลักการคำนวณที่อยู่เบื้องหลังความยืดหยุ่นของไซแนปส์[ 4 ]เธอเสนอกฎการเสริมแรงของไซแนปส์เพื่อทำการเรียนรู้แบบมุ่งเป้าหมายในเครือข่ายแบบวนซ้ำของเซลล์ประสาทแบบอัตราและแบบสไปค์ กฎนี้ทำการเพิ่มระดับความชันแบบสุ่มบนรางวัล[ 4 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากสัญญาณรางวัลวัดประสิทธิภาพของเครือข่าย กฎความยืดหยุ่นจะสามารถขับเคลื่อนการเรียนรู้แบบมุ่งเป้าหมายในเครือข่ายได้[ 4 ] Fiete ประยุกต์ใช้แบบจำลองของเธอกับข้อมูลทางสรีรวิทยาประสาทของนกขับขานและพบว่ากฎการเรียนรู้แบบลองผิดลองถูกนั้นเร็วพอที่จะอธิบายการเรียนรู้ในนกขับขานได้[ 8 ]
เซลล์ตาราง
เมื่อ Fiete เริ่มงานวิจัยหลังปริญญาเอก เธอเริ่มศึกษาหลักการเข้ารหัสของเซลล์ในสมองที่เข้ารหัสตำแหน่ง ในปี 2549 Fiete และเพื่อนร่วมงานได้อธิบายกรอบการทำงานเพื่อทำความเข้าใจการคำนวณของเซลล์กริดในคอร์เทกซ์เอนโทไรนัล และวิธีที่พวกมันเข้ารหัสตำแหน่งของหนู[ 9 ] พวกเขาแสดงให้เห็นว่าการแสดงผลนั้นคล้ายคลึงกับระบบตัวเลขตกค้าง ซึ่งช่วยให้เซลล์จำนวนน้อยสามารถแสดงและอัปเดตตำแหน่งของหนูได้ในระยะทางไกลหรือสภาพแวดล้อมหลายแห่ง[ 9 ]สมมติฐานนี้แตกต่างจากสมมติฐานอื่นๆ เกี่ยวกับวิธีการเข้ารหัสในสมอง และระบบตัวเลขที่ "เป็นมิตรกับเลขคณิต" นี้เน้นให้เห็นถึงความชาญฉลาดของรหัสประสาท[ 9 ]
อาชีพและการวิจัย
ในปี 2008 Fiete ได้เข้าร่วมคณะที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสติน [ 1 ] ขณะอยู่ที่ UT Austin Fiete ได้สร้างผลกระทบอย่างมากต่อชุมชนในฐานะทั้งนักวิจัยและนักการศึกษา โดยได้รับรางวัล CNS Excellence Award for Teaching ประจำปี 2013 จากวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ มหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสติน[ 10 ]หลังจากดำรงตำแหน่งในคณะเป็นเวลา 10 ปีและก่อตั้งศูนย์ประสาทวิทยาเชิงทฤษฎีและเชิงคำนวณ[ 11 ]ที่นั่น ในปี 2018 Fiete ได้รับข้อเสนอจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และกลายเป็นรองศาสตราจารย์ประจำภาควิชาสมองและวิทยาศาสตร์การรู้คิด[ 1 ]ในช่วงต้นปี 2019 Fiete ได้เข้าร่วมสถาบัน McGovern ที่ MIT ในฐานะนักวิจัยร่วม[ 9 ]ในเดือนพฤษภาคม 2020 Fiete ได้รับการเลื่อนตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์เต็มขั้นในภาควิชาสมองและวิทยาศาสตร์การรู้คิดที่ MIT โปรแกรมวิจัยของ Fiete มุ่งเน้นไปที่การทำความเข้าใจว่าเหตุใดสมองจึงมีคุณสมบัติการเข้ารหัสเฉพาะ และการเชื่อมต่อและพลวัตของวงจรประสาทและความยืดหยุ่นของไซแนปส์เป็นพื้นฐานของหลักการเข้ารหัสดังกล่าว[ 12 ]ห้องปฏิบัติการของเธอใช้การสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขและเชิงทฤษฎี รวมถึงข้อมูลประสาทดิบเพื่อทดสอบแบบจำลองการคำนวณของสมอง[ 12 ]
การคำนวณเซลล์ตาราง
ฟีเอเต้และเพื่อนร่วมงานของเธอที่UT Austinสนใจที่จะสำรวจการคำนวณทางประสาทที่อยู่เบื้องหลังเซลล์กริดในคอร์เทกซ์เอนโทไรนัล[ 13 ]เซลล์กริดเป็นที่รู้จักกันดีว่าเข้ารหัสตำแหน่งเชิงพื้นที่ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขณะที่พวกมันเดินไปทั่วโลก ฟีเอเต้และเพื่อนร่วมงานของเธอพบว่าการคำนวณของเซลล์กริดสามารถเกิดขึ้นได้จาก กระบวนการ สร้างรูปแบบและสามารถจำลองได้ด้วยเครือข่ายตัวดึงดูดแบบต่อเนื่อง[ 14 ]ด้วยอินพุตที่บ่งบอกถึงความเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ของสัตว์ โมเดลตัวดึงดูดแบบต่อเนื่องสามารถสร้างการตอบสนองกริดรูปสามเหลี่ยมที่เข้ารหัสการประมาณตำแหน่งที่อัปเดตแล้วในพื้นที่สองมิติ[ 13 ]พวกเขายังแสดงให้เห็นเพิ่มเติมด้วยการพิสูจน์แนวคิดว่าพลวัตของตัวดึงดูดแบบต่อเนื่องเป็นพื้นฐานของการบูรณาการความเร็วในเซลล์กริด[ 13 ]ในปี 2013 ฟีเอเต้และเพื่อนร่วมงานของเธอใช้การบันทึกทางประสาทในร่างกายเป็นพื้นฐานสำหรับการตรวจสอบเชิงคำนวณของกลไกที่อยู่เบื้องหลังกิจกรรมของเซลล์กริด[ 15 ]แบบจำลองของพวกเขาซึ่งอาศัยพลวัตของตัวดึงดูดต่อเนื่องมิติที่ต่ำ สามารถอธิบายการตอบสนองของเซลล์กริดได้อย่างน่าเชื่อถือในช่วงเวลาสั้นๆ ภายในพื้นที่ปิดล้อมที่คุ้นเคย[ 15 ]เมื่อเวลาผ่านไปและในสภาวะที่เปลี่ยนแปลง การตอบสนองของเซลล์กริดแต่ละเซลล์จะเปลี่ยนแปลงไป อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนของพารามิเตอร์กริดและเฟสสัมพัทธ์ระหว่างเซลล์ที่บันทึกพร้อมกันยังคงคงที่โดยพื้นฐาน แสดงให้เห็นว่าการตอบสนองในระดับประชากรนั้นไม่เปลี่ยนแปลง[ 15 ]ผลการค้นพบของพวกเขาโต้แย้งสมมติฐานเซลล์-สิ่งแวดล้อม เนื่องจากพวกเขาพบว่าความเสถียรของการตอบสนองระหว่างเซลล์นั้นแข็งแกร่งกว่าการตอบสนองระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อม[ 15 ]
ในปีต่อมา Fiete ได้อธิบายแบบจำลองเพื่ออธิบายการพัฒนาของเซลล์กริด ตั้งแต่ช่วงเวลาที่ดวงตาเปิดไปจนถึงการคำนวณเซลล์กริดที่พัฒนาเต็มที่[ 16 ]ในตอนเริ่มต้น แบบจำลองของพวกเขาแสดงให้เห็นเครือข่ายของเซลล์ประสาทที่ไม่มีโครงสร้างในเบื้องต้นซึ่งส่งสัญญาณตามความเร็วและตำแหน่ง[ 16 ]พวกเขาเสนอผ่านการสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ว่าเซลล์ประสาทกริดพัฒนาสถาปัตยกรรมแบบวนซ้ำที่เป็นระเบียบโดยอาศัยความคล้ายคลึงกันของอินพุต โดยทำงานผ่านเซลล์ประสาทที่ยับยั้ง และสิ่งนี้วางรากฐานสำหรับเครือข่ายเซลล์กริดที่สมบูรณ์ซึ่งสามารถคำนวณความเร็วและตำแหน่งในลักษณะที่ประสานงานและบูรณาการ[ 16 ]
จากนั้น Fiete ก็สนใจที่จะพัฒนาระบบที่แข็งแกร่งเพื่อกำหนดกลไกวงจรประสาทที่อยู่เบื้องหลังการทำงานของสมอง ซึ่งไม่ได้อาศัยเพียงแค่การสังเกตกิจกรรมทางประสาท[ 17 ]โดยใช้ระบบเซลล์กริด ซึ่ง Fiete ได้ทำการตรวจสอบอย่างละเอียดและเป็นระบบที่ดีสำหรับการทดสอบแบบจำลองการคำนวณ Fiete แสดงให้เห็นว่าแบบจำลอง "การกระจายของการเปลี่ยนแปลงเฟสสัมพัทธ์" มีศักยภาพที่จะเปิดเผยกลไกวงจรคอร์เทกซ์ที่มีรายละเอียดสูงจากการบันทึกทางประสาทที่กระจัดกระจาย[ 17 ]ผ่านการใช้การทดลองแบบรบกวน พวกเขาพบว่าวิธีการของพวกเขาสามารถแยกแยะระหว่างเครือข่ายประสาทแบบส่งต่อและแบบวนซ้ำเพื่อค้นหาว่าแบบจำลองใดอธิบายการคำนวณทางประสาทได้อย่างแม่นยำที่สุด[ 17 ]
ในปี 2019 เมื่อ Fiete มาถึง MIT เธอได้ตีพิมพ์บทความโดยใช้แบบจำลองเชิงโทโพโลยีเพื่อแปลงกิจกรรมประสาทของกลุ่มเซลล์ประสาทจำนวนมากให้เป็นกลุ่มข้อมูลที่แสดงรูปร่างเป็นวงแหวน[ 18 ]การแสดงภาพเชิงพื้นที่รูปวงแหวนของกิจกรรมประสาทนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วในแมลงวันว่าเป็นพื้นฐานของทิศทางศีรษะ และตอนนี้ Fiete ได้แสดงให้เห็นว่ามันแสดงถึงทิศทางศีรษะในหนูได้เช่นกัน เหมือนกับเข็มทิศภายใน[ 18 ]รูปร่างคล้ายวงแหวนที่กิจกรรมประสาทสร้างขึ้นเรียกว่าแมนิโฟลด์ในการวิเคราะห์เชิงคำนวณ ซึ่งเป็นรูปร่างที่แสดงในหลายมิติเพื่อแสดงข้อมูลหลายมิติ[ 19 ]รูปร่างและมิติของมันแสดงถึงข้อมูลในลักษณะที่ตีความได้ง่ายขึ้น[ 19 ]แนวทางที่ Fiete อธิบายโดยใช้แมนิโฟลด์เพื่อแสดงกิจกรรมประสาท ช่วยให้สามารถค้นพบและถอดรหัสตัวแปรภายนอกได้โดยไม่รู้ตัว (ไม่มีการกำกับดูแล) โดยใช้เพียงกิจกรรมประสาทเป็นอินพุต[ 19 ]
รางวัลและเกียรติยศ
- นักวิจัยอาวุโส CIFAR ปี 2017 [ 12 ]
- นักวิชาการคณะโฮเวิร์ด ฮิวส์ ประจำปี 2016 [ 20 ]
- รางวัลความเป็นเลิศด้านการสอนของ CNS ประจำปี 2013 - วิทยาลัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ มหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสติน[ 10 ]
- ทุนการศึกษา McKnight ปี 2011-2013 [ 21 ]
- นักวิจัยรุ่นเยาว์ของสำนักงานวิจัยกองทัพเรือปี 2013 [ 22 ]
- ทุนการศึกษา Searle ปี 2010 [ 23 ]
- ทุนวิจัย Alfred P. Sloan Foundation Fellowship สาขาประสาทวิทยาศาสตร์ประจำปี 2009 [ 24 ]
ลิงก์ภายนอก
- ผลงานตีพิมพ์ของ Ila Fiete ที่ได้รับการจัดทำดัชนีโดยGoogle Scholar