मैकेंज़ी प्रयोगशाला अध्ययन करती है कि यादें कैसे बनाई जाती हैं, तंत्रिका गतिविधि के पैटर्न कैसे बनते हैं और फैलते हैं, और दौरे के प्रसार को कैसे नियंत्रित किया जाता है।
सबसे अधिक अध्ययन किए गए मस्तिष्क क्षेत्रों में से एक होने के बावजूद, हिप्पोकैम्पस का मुख्य कार्य अज्ञात रहता है। मेरा काम द्वारा निर्देशित किया गया है रिलेशनल मेमोरी फ्रेमवर्क हिप्पोकैम्पस समारोह के। इस सिद्धांत के अनुसार, हिप्पोकैम्पस सर्किट में सहयोगी लिंकिंग के आधार पर समय और स्थान में अलग-अलग घटनाएं एक-दूसरे से संबंधित हो सकती हैं। यह स्पोटियोटेम्पोरल ब्रिज नए नियमों और श्रेणियों की खोज की अनुमति देता है, जिन्हें मैं इस मेमोरी सिस्टम के मुख्य कार्य के रूप में देखता हूं।
किसी तरह, हिप्पोकैम्पस कॉर्टिकल क्षेत्रों को एक साथ बांधने में सक्षम है जो अन्यथा कमजोर सहयोगीता होगी। मशीन लर्निंग की भाषा में, यह हिप्पोकैम्पस-आश्रित सुसंगतता उस सुविधा स्थान का विस्तार करती है जिस पर अधिगम हो सकता है। मुझे इस बात में दिलचस्पी है कि विवरणों से नियमितता कैसे निकाली जाती है। विशेष रूप से, मेरी प्रयोगशाला अध्ययन करती है कि हिप्पोकैम्पस/कॉर्टिकल इंटरैक्शन द्वारा वहन किए जाने वाले विस्तारित फीचर स्पेस से श्रेणी सीखना कैसे प्रभावित होता है।
जीवन भर, 1 अमेरिकियों में से 26 को मिर्गी का निदान किया जाएगा। उपलब्ध औषधीय उपचारों में महत्वपूर्ण दुष्प्रभाव होते हैं और 30% आबादी में प्रभावी नहीं होते हैं, जो अक्सर वैकल्पिक उपचार की तलाश में वर्षों से पीड़ित होते हैं, जैसे कि जब्ती फोकस का शल्य चिकित्सा। ऐसे मामलों में जहां फोकस अज्ञात है, जब कई फॉसी होते हैं, या जब स्नेह बहुत जोखिम भरा होता है, तो गहरी मस्तिष्क उत्तेजना एक विकल्प हो सकता है। वर्तमान में दो FDA अनुमोदित विकल्प हैं: थैलेमस के पूर्वकाल नाभिक की पुरानी उत्तेजना, तथा बंद-लूप, जब्ती शुरुआत क्षेत्र के लिए "उत्तरदायी" उत्तेजना। कोई नहीं जानता कि ये उत्तेजना प्रोटोकॉल प्रभावी क्यों हैं, कौन से रोगियों को सबसे अधिक लाभ हो सकता है, या यह निर्धारित करने के लिए सबसे अच्छी रणनीति है कि कब और कैसे उत्तेजित किया जाए।
मेरी प्रयोगशाला जब्ती पूर्वानुमान एल्गोरिदम विकसित करने की दिशा में काम कर रही है ताकि दौरे शुरू होने से पहले उनका पता लगाया जा सके। इस उन्नत चेतावनी का उपयोग मस्तिष्क को डीसिंक्रोनाइज़ करने के लिए तंत्रिका गतिविधि को खराब करने के लिए किया जाएगा और उम्मीद है कि शुरुआत क्षेत्र से स्वस्थ मस्तिष्क क्षेत्रों में फैलने वाली ictal गतिविधि को रोक देगा।
कोई नहीं जानता कि मस्तिष्क अपने साथ संवाद करने के लिए किस तंत्रिका गतिविधि की विशेषता का उपयोग करता है। यह इस बात की पहचान हो सकती है कि किस न्यूरॉन में आग लगती है, जिस दर से वे न्यूरॉन्स किसी समय खिड़की पर आग लगाते हैं, कुछ समय खिड़की के भीतर तुल्यकालिक गतिविधि का पैटर्न, या यहां तक कि जिस क्रम में न्यूरॉन्स एक दूसरे के सापेक्ष आग लगाते हैं। मुझे लगता है कि समकालिक गतिविधि का पैटर्न मायने रखता है और यह सीखना उन परिवर्तनों द्वारा समर्थित है जिसमें किसी भी परिस्थिति में न्यूरॉन्स एक साथ आग लगाते हैं। मेरी प्रयोगशाला अध्ययन करती है कि कैसे कम समय की खिड़कियों में एक साथ सक्रिय होने के लिए उत्तेजक न्यूरॉन्स एक दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं। मैं जानना चाहता हूं कि क्या पार्श्व निषेध में प्लास्टिसिटी यह तय कर सकती है कि कौन किसके साथ आग लगा सकता है और किन परिस्थितियों में सह-अस्तित्व के नियम लागू होते हैं।
जटिल सहसंबंध पैटर्न और बारीक संतुलित समकालिकता केवल तभी मायने रखती है जब वे स्पाइक्स अपवाही मस्तिष्क क्षेत्रों में भिन्न गतिविधि को चला सकते हैं। तुल्यकालिक गतिविधि के पैटर्न कैसे पढ़े जाते हैं? आने वाले सिग्नल इंट्रा-क्षेत्र, आवर्तक कनेक्टिविटी के माध्यम से उभरी चल रही गतिविधि के साथ कैसे इंटरैक्ट करते हैं? क्या हम इन केंद्रीय मेमोरी सर्किट में किसी भी सिनैप्स पर एक सिनैप्टिक ट्रांसफर नियम का पता लगाने के लिए एक मस्तिष्क क्षेत्र से दूसरे में गतिविधि में इनपुट के अद्वितीय योगदान को छेड़ सकते हैं।