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Neurosciences des mathématiciens

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J'ai essayé de rechercher cela sur Google, mais tout ce qui revient sont des choses comme les "neurosciences mathématiques" plutôt que l'inverse.

Plus précisément, je m'intéresse au fonctionnement du cerveau d'un mathématicien qui la distingue des autres. Par exemple, existe-t-il des preuves dans les IRM ou les enregistrements EEG des mathématiciens expliquant pourquoi ils excellent en mathématiques ?


Réponse courte
Il a été démontré que les personnes compétentes en mathématiques ont une activation plus élevée de la gauche gyrus angulaire selon l'IRMf. Les enregistrements EEG ont montré une plus grande activité dans le cortex pariétal postérieur.

Fond
je pense que ça t'intéresse ce qui fait un bon mathématicien. Une étude d'imagerie cérébrale réalisée par Grabner et al. (2011). ont montré que le gyrus antérieur gauche était plus activé chez les individus plus compétents en mathématiques. Plus précisément, les auteurs soutiennent que l'activité AG gauche plus forte chez les sujets les plus compétents reflète une plus grande maîtrise du traitement des symboles mathématiques. Le gyrus antérieur est impliqué dans le traitement mathématique des symboles.


Gyrus angulaire gauche, vue latérale. Source : Atlas de neuroanatomie de Kenhub

Les études ERP (potentiels événementiels déduits de l'EEG) ont montré une activité plus élevée dans le cortex pariétal postérieur chez des sujets excellant en mathématiques (Waisman et al., 2014). Cette région est associée à l'algèbre et à la manipulation des fonctions mathématiques.


Cortex pariétal postérieur parmi d'autres régions non pertinentes pour la réponse à la question. Source : Sciences en direct

Les références
Grabner et al. Hum avant Neurosci 2011; 5: 130
Waisman et al., Int J Sci Math Edu 2014; 12(3): 669-96


Communications en biologie mathématique et neurosciences- Facteur d'impact, classement global, h-index, SJR, évaluation, éditeur, ISSN et autres mesures importantes

Noter: Les note d'impact montré ici est équivalent au nombre moyen de fois où des documents publiés dans une revue/conférence au cours des deux dernières années ont été cités au cours de l'année en cours (c'est-à-dire Cites / Doc. (2 ans)). Il est basé sur les données Scopus et peut être légèrement supérieur ou différent par rapport au facteur d'impact (IF) produit par Journal Citation Report. Veuillez vous référer à la source de données Web of Science pour vérifier la métrique exacte du journal impact factor ™ (Thomson Reuters).


Étude : Le manque d'éducation mathématique affecte négativement le développement du cerveau

Une nouvelle étude, publiée ce mois-ci dans le Actes de l'Académie nationale des sciences, montre qu'au sein de la même société, les étudiants adolescents qui manquent spécifiquement d'éducation mathématique présentaient des niveaux réduits d'un neurotransmetteur appelé acide gamma-aminobutyrique (GABA) dans une zone cérébrale clé impliquée dans le raisonnement et l'apprentissage cognitif.

Zacharopoulos et al. ont examiné si les concentrations de GABA dans le cerveau des adolescents pouvaient déterminer si un élève manquait d'éducation mathématique. Crédit image : T.J. Evans.

Les décisions éducatives ont un impact durable à la fois sur l'individu et sur la société au sens large.

L'éducation et les résultats en mathématiques ont été associés à plusieurs indices de qualité de vie, notamment les progrès scolaires, le statut socioéconomique, l'emploi, la santé mentale et physique et la stabilité financière.

Dans plusieurs pays, comme le Royaume-Uni et l'Inde, les adolescents de 16 ans dans le cadre de leurs matières avancées peuvent choisir d'arrêter d'étudier les mathématiques. Les conséquences de ne pas choisir les mathématiques comme matière de niveau A peuvent être importantes.

Lors du contrôle des facteurs de confusion potentiels tels que le statut socio-économique, il est apparu que la décision de ne pas étudier les mathématiques en tant que matière de niveau A peut entraîner une diminution de 11% des revenus financiers par rapport à ceux qui choisissent d'étudier les mathématiques dans le cadre de leur niveau A. programme d'études. Aucune autre catégorie de matières du niveau A n'est associée à un tel avantage salarial.

"Les compétences en mathématiques sont associées à une gamme d'avantages, notamment l'emploi, le statut socio-économique et la santé mentale et physique", a déclaré le professeur Roi Cohen Kadosh, chercheur à l'Université d'Oxford.

"L'adolescence est une période importante de la vie qui est associée à d'importants changements cérébraux et cognitifs."

"Malheureusement, la possibilité d'arrêter d'étudier les mathématiques à cet âge semble entraîner un écart entre les adolescents qui arrêtent leurs études de mathématiques et ceux qui les poursuivent."

"Notre étude fournit un nouveau niveau de compréhension biologique de l'impact de l'éducation sur le développement du cerveau et de l'effet mutuel entre la biologie et l'éducation."

L'étude a porté sur 133 étudiants du Royaume-Uni âgés de 14 à 18 ans.

Les chercheurs ont découvert que les participants qui n'étudiaient pas les mathématiques avaient une quantité plus faible de GABA dans le gyrus frontal moyen, une région cérébrale clé impliquée dans de nombreuses fonctions cognitives importantes.

Sur la base de la quantité de ce produit chimique trouvée dans chaque élève, les scientifiques ont pu distinguer les adolescents qui étudiaient ou n'étudiaient pas les mathématiques, indépendamment de leurs capacités cognitives.

De plus, la quantité de GABA a prédit avec succès les changements dans le score de réussite en mathématiques environ 19 mois plus tard.

Notamment, les auteurs n'ont pas trouvé de différences dans la substance chimique du cerveau avant que les adolescents arrêtent d'étudier les mathématiques.

"On ne sait pas encore comment cette disparité, ou ses implications à long terme, peut être évitée", a déclaré le professeur Kadosh.

"Tous les adolescents n'apprécient pas les mathématiques, nous devons donc rechercher des alternatives possibles, telles qu'une formation à la logique et au raisonnement qui mobilisent la même zone cérébrale que les mathématiques."

Georges Zacharopoulos et al. 2021. L'impact d'un manque d'éducation mathématique sur le développement du cerveau et les résultats futurs. PNAS 118 (24) : e2013155118 doi : 10.1073/pnas.2013155118


Il existe une opinion répandue selon laquelle toutes les sciences naturelles peuvent être organisées en chaîne ou en échelle en fonction de la complexité de leurs sujets.

De ce point de vue, la physique constitue la base de l'échelle car elle traite des éléments constitutifs les plus simples de la matière, des atomes et des particules subatomiques. La chimie est la prochaine étape car elle étudie les atomes en interaction, c'est-à-dire les molécules. La biologie étudie des collections complexes de molécules, c'est-à-dire des cellules. Viennent ensuite les neurosciences qui traitent d'un ensemble complexe de cellules en interaction – le cerveau. La psychologie, peut-être, peut être considérée comme le niveau supérieur aux neurosciences, car la psychologie étudie les cerveaux interagissant les uns avec les autres et avec l'environnement.

Donc, sur ce modèle, nous avons une sorte de Grande Chaîne de la Science, quelque chose comme ça :

C'est un modèle séduisant. Mais la biologie est-elle vraiment à la base des neurosciences (et de la psychologie) ?

À première vue, il semble que la biologie – et plus particulièrement la biologie cellulaire et moléculaire – soit certainement à la base des neurosciences. Après tout, le cerveau est composé de cellules. Toutes les fonctions des cellules cérébrales, comme la transmission synaptique et la plasticité, sont des produits de la machinerie biologique, c'est-à-dire des protéines et finalement des gènes. Cela n'implique pas que les neurosciences puissent être « réduites à » la biologie, pas plus que la biologie ne sera jamais réduite à la chimie pure, mais cela semble impliquer que la biologie est le fondement des neurosciences.

Cependant, cela pourrait-il être une erreur?

Considérez les ordinateurs comme une analogie. Supposons que tout le monde dans le monde oublie soudainement comment fonctionnent les ordinateurs. Les scientifiques commenceraient à les étudier, créant une discipline de « computoscience ». Désormais, les scientifiques finiront par découvrir que tous les ordinateurs sont basés sur des circuits électroniques construits à partir de semi-conducteurs. Ils découvriraient que la physique peut expliquer comment les électrons circulent dans les circuits. Les scientifiques pourraient donc conclure que la computoscience est basée sur la physique.

Ce serait pourtant une erreur. En fait, si les ordinateurs sont bel et bien des appareils électroniques, ce n'est qu'un accident. En théorie, un ordinateur peut être composé de presque n'importe quoi. L'essence d'un ordinateur n'est pas l'électronique mais le calcul : le stockage et la manipulation de symboles. Le fondement de l'informatique est la logique, une branche des mathématiques, pas la physique, même si la physique de l'électricité peut être utilisée pour mettre en œuvre cette logique.

Se pourrait-il que les cerveaux ne soient constitués que par accident de cellules, tout comme les ordinateurs ne sont constitués que par accident de semi-conducteurs ? Si tel était le cas, les neurosciences ne seraient pas fondées sur la biologie mais sur autre chose, quelque chose d'analogue à la logique mathématique qui sous-tend l'informatique. Qu'est-ce que cela pourrait être?

Il est possible que les cerveaux soient des ordinateurs et que les neurosciences soient un jour unifiées avec l'informatique. Dans ce cas, la même logique sous-tendrait les deux. Mais ce n'est pas la seule possibilité. Le principe sous-jacent des neurosciences est peut-être autre chose, quelque chose qui reste à découvrir. Ce serait un système abstrait qui se trouve être mis en œuvre par la biologie sous la forme de cerveaux.

Si c'est le cas, une grande partie des neurosciences d'aujourd'hui, se concentrant sur la biologie (synapses, récepteurs, circulation sanguine, etc.) contribue à notre compréhension de la neurobiologie, mais cela ne nous aide pas à comprendre le cerveau en soi, aucun plus que la recherche électrique pourrait nous aider à comprendre la programmation informatique. Je ne suis pas sûr d'y croire, mais c'est une pensée inquiétante.


Baccalauréat ès sciences en neurosciences

Les neurosciences sont l'étude de la structure et de la fonction du système nerveux, aux niveaux moléculaire, cellulaire et systémique, ainsi que la façon dont le système nerveux contrôle la cognition, les émotions et le comportement. La nouvelle majeure en neurosciences permettra aux étudiants ayant des intérêts dans ce domaine de poursuivre un programme d'études qui leur fournira à la fois une compréhension étendue et approfondie et les préparera à poursuivre plusieurs cheminements de carrière. Le domaine des neurosciences est à la fois interdisciplinaire et multidisciplinaire et utilise des concepts et des méthodes de plusieurs domaines, notamment la biologie, la biophysique, la chimie, les sciences cognitives, l'informatique, l'ingénierie, la physiologie et la psychologie. Une majeure en neurosciences permettra aux étudiants intéressés par la structure et la fonction du système nerveux d'explorer ce domaine sous plusieurs perspectives et modes de pensée.

*Veuillez noter que les étudiants se spécialisant en neurosciences ne peuvent pas déclarer une mineure en biologie.

Exigences de formation générale du Collège des arts et des sciences :
Arts/Humanités : 6-8h
Sciences naturelles/Mathématiques 6-8 heures
Sciences sociales : 6h
Raisonnement quantitatif : 3-4h
Diversité mondiale et culturelle : 3-4 heures
Éducation physique (2 semestres complets, 4 cours d'un demi-semestre)

Exigences de la SEEAS
Séminaire de première année
Séminaire universitaire (2 cours)
Séminaire départemental
Capstone
Rédaction Portfolio

· BIOL 214 : Gènes, évolution et écologie (3 crédits)

· BIOL 214L : Laboratoire Gènes, évolution et écologie (1 crédit)

· BIOL 215 : Cellules et protéines (3 crédits)

· BIOL 215 : Laboratoire Cellules et Protéines (1 crédit)

· BIOL 216 : Développement et physiologie (3 crédits)

· ENGR 131 : Programmation informatique élémentaire (3 crédits)

· MATH 125 : Applications mathématiques et calcul pour les sciences de la vie, de gestion et sociales I (ou 121) (4 crédits)

· MATH 126 : Applications mathématiques et calcul pour les sciences de la vie, de gestion et sociales II (ou 122) (4 crédits)

· CHEM 105 : Principes de chimie I (3 crédits)

· CHEM 106 : Principes de chimie II (3 crédits)

· CHEM 113 : Laboratoire des principes de chimie (2 crédits)

· CHEM 223 : Introduction à la chimie organique I (ou 323) : (3 crédits)

· CHEM 224 : Introduction à la chimie organique II (ou 324) : (3 crédits)

· PHYS 115 : Introduction à la physique I (4 crédits)

· BIOL 326 : Génétique (3 crédits)

· BIOL 325 : Biologie cellulaire (3 crédits)

· BIOL 225 : Évolution (3 crédits)

· NEUR 166 : Explorations en neurosciences (1 crédit)

· NEUR 201 : Fondamentaux des Neurosciences I (3 crédits)

· BIOL 373 : Introduction à la neurobiologie (3 crédits)

· BIOL 322 : Biologie sensorielle (3 crédits)

· BIOL 358 : Comportement animal (3 crédits)

· BIOL 374 Neurobiologie du comportement

· NEUR 301 : Mécanismes biologiques des troubles cérébraux (3 crédits)

· BIOL 388, 390 : Recherche indépendante

· BIOL 388S : recherche Capstone (3 crédits)

· 388 390 NEUR : Recherche indépendante

· BIOL 302 : L'apprentissage humain et le cerveau (3 crédits)

· BIOL 378 : Neurosciences computationnelles (3 crédits)

· BIOL 385 : Séminaire sur les processus biologiques dans l'apprentissage et la cognition (3 crédits)

· PSCL 101 : Psychologie Générale (3 crédits)

· PSCL 352 : Psychologie physiologique (3 crédits)

· PSCL 379 : Troubles neurodéveloppementaux (3 crédits)

· COGS 102 : Introduction aux neurosciences cognitives (3 crédits)

· COGS 201 : La cognition humaine dans l'évolution et le développement (3 crédits)

· COGS 215 : Mots et esprit (3 crédits)

· COGS 305 : Cognition sociale et cerveau (3 crédits)

· COSI 305 : Neurosciences de la communication et des troubles de la communication (3 crédits)


La neuroscience de la beauté mathématique

Les mathématiques, vues à juste titre, possèdent non seulement la vérité, mais la beauté suprême" — Bertrand Russell Les dernières neurosciences de l'esthétique suggèrent que l'expérience de la beauté visuelle, musicale et morale recrute toutes la même partie du “cerveau émotionnel” : champ A1 du cortex orbitofrontal médial (mOFC).

Les mathématiques, vues à juste titre, possèdent non seulement la vérité, mais la beauté suprême » -- Bertrand Russell

Les dernières neurosciences de l'esthétique suggèrent que l'expérience de la beauté visuelle, musicale et morale recrute toutes la même partie du « cerveau émotionnel » : le champ A1 du cortex orbitofrontal médian (mOFC).

Mais qu'en est-il des mathématiques ? Platon croyait que la beauté mathématique était la plus haute forme de beauté puisqu'elle est dérivée de l'intellect seul et concerne les vérités universelles. De même, le critique d'art Clive Bell a noté :

Une nouvelle étude suggère que Bell pourrait avoir raison. Semir Zeki et ses collègues ont recruté 16 mathématiciens au niveau postdoctoral ou postdoctoral ainsi que 12 non-mathématiciens. Tous les participants ont visualisé une série d'équations mathématiques dans le scanner IRMf et ont été invités à évaluer la beauté des équations ainsi que leur compréhension de chaque équation. Après être sortis du scanner, ils ont rempli un questionnaire dans lequel ils ont rapporté leur niveau de compréhension de chaque équation ainsi que leur expérience émotionnelle en regardant les équations.

Cette équation a été systématiquement considérée comme belle (identité de Leonhard Euler) :

Parmi les autres gagnants du concours de beauté des équations figuraient l'identité pythagoricienne, l'identité entre les fonctions exponentielles et trigonométriques dérivées de la formule d'Euler pour l'analyse complexe, et les équations de Cauchy-Riemann. En revanche, cette équation a été le plus systématiquement considérée comme laide (série infinie de Srinivasa Ramanujan pour 1/π) :

D'autres équations de faible notation comprenaient l'équation fonctionnelle de Riemann, le plus petit nombre exprimable comme la somme de deux cubes de deux manières différentes, et un exemple de séquence exacte où l'image d'un morphisme est égale au noyau du suivant.

En regardant les scanners cérébraux, les chercheurs ont découvert que l'expérience de la beauté mathématique était liée à la même partie du cerveau qui a été trouvée dans des études antérieures comme étant associée à l'expérience de la beauté visuelle, musicale et morale : le champ A1 du cortex orbitofrontal médial (mOFC). De plus, plus l'intensité de l'expérience rapportée est forte, plus l'activation cérébrale dans cette zone est forte.

Fait intéressant, la compréhension et la beauté étaient loin d'être parfaitement corrélées. Même les participants non mathématiques ont trouvé certaines équations plus belles que d'autres, même s'ils ne les comprenaient pas. L'activation du champ A1 du mOFC était particulièrement liée aux cotes de beauté, non de compréhension.

Notez que ces résultats ne ne pas signifie que le mOFC était seul responsable du traitement de la beauté mathématique. D'autres régions du cerveau ont également été activées lors du traitement des équations mathématiques qui ne sont pas recrutées lors de la visualisation de peintures ou d'écoutes d'extraits musicaux. Au lieu de cela, les résultats suggèrent que le facteur commun lors de l'expérience de la beauté à travers des stimuli apparemment différents est l'activation du champ A1 du mOFC.

Aussi, les résultats ne ne pas signifient que cette zone du cerveau est dédiée au traitement de la beauté. Le champ A1 du mOFC remplit de multiples fonctions, notamment le traitement des émotions, l'apprentissage, le plaisir et la récompense.

Enfin, notez que ces résultats ne signifient pas que le cluster de neurones dans le champ A1 du mOFC causé l'expérience de la beauté mathématique. Les résultats indiquent simplement une corrélation entre l'activation du cerveau et l'expérience de la beauté lors de la visualisation des équations mathématiques.

Néanmoins, les résultats sont intéressants et soulèvent la question intrigante : Si l'expérience de la beauté mathématique n'est pas nécessairement liée à la compréhension des équations, quelle est la source de la beauté mathématique ?

Les chercheurs suggèrent qu'« il y a une qualité abstraite à la beauté qui est indépendante de la culture et de l'apprentissage ». Ils supposent que les non mathématiciens ont évalué la beauté - non pas sur la base de la compréhension cognitive - mais sur la base des qualités formelles des équations, telles que les formes physiques, la distribution symétrique, etc.

Mais les chercheurs vont encore plus loin et suggèrent que la beauté peut être un indicateur de ce qui est vrai dans la nature. En effet, Platon a souligné que les formulations mathématiques sont vécues comme belles parce qu'elles donnent un aperçu de la structure fondamentale de l'univers. De même, le physicien théoricien Paul Dirac a noté que

Leurs découvertes ont également des implications pour la philosophie de l'esthétique, où l'on se demande souvent si les expériences esthétiques peuvent être quantifiées et dans quelle mesure l'expérience de la beauté est liée au plaisir et à la récompense.

© 2014 Scott Barry Kaufman, Tous droits réservés.

Les opinions exprimées sont celles des auteurs et ne sont pas nécessairement celles de Scientific American.


Neurosciences

Les neurosciences sont l'étude du système nerveux de tous les organismes. Il comprend de nombreuses disciplines différentes dans la branche de la biologie et traite de l'anatomie, de la biochimie, de la biologie moléculaire et de la physiologie des neurones. Il se concentre également sur les circuits neuronaux et s'appuie sur d'autres domaines, notamment les mathématiques, la pharmacologie, la psychologie et la physique.

L'histoire des neurosciences remonte à l'Égypte ancienne. Il existe des preuves qu'à l'époque, ils perçaient ou grattaient un trou dans le crâne pour aider à guérir les maux de tête et/ou les troubles mentaux. Cela a également été utilisé pour soulager la pression crânienne à l'époque néolithique. À l'époque de l'Égypte ancienne, le cerveau était principalement considéré comme une « farce crânienne ». Il était souvent retiré afin de se préparer à la momification, car le cœur était considéré comme le centre de l'intelligence.

L'idée que le cœur était la source de l'intelligence ne serait remise en cause qu'à l'époque de la Grèce antique avec Hippocrate. Il croyait que le cerveau était la source de la sensation aussi bien que notre intelligence. Sa croyance en la sensation vient du fait que le cerveau est proche des organes sensoriels uniques, y compris les yeux, la langue et les oreilles. Cependant, Aristote contesterait que le cœur était toujours le centre de l'intelligence et que le cerveau ne faisait que réguler la chaleur du cœur.

Le point de vue continuerait à être accepté jusqu'au médecin romain Galien, un fervent disciple d'Hippocrate. Il a observé des patients qui ont perdu la plupart de leurs capacités mentales en raison d'une blessure au cerveau. Cela marquerait un tournant pour les neurosciences et l'acceptation générale du cerveau comme source d'intelligence.

Les neurosciences ont augmenté en portée et en taille au fil du temps. C'est à cause des progrès dans d'autres sciences qui aident à comprendre le système nerveux. Il s'est également divisé en de nombreuses autres disciplines, notamment la neuroéducation, la neuroéthique et le droit neurologique. Les neurologues ont développé des techniques pour les neurosciences qui se sont considérablement développées en raison d'une étude plus approfondie des molécules et des cellules des neurones individuels. Cela a également été avancé par l'avancée des équipements d'imagerie et la capacité d'étudier les tâches sensorielles et motrices dans le cerveau.

En raison de l'augmentation du nombre de scientifiques étudiant le système nerveux, de nombreuses organisations ont été formées pour faire progresser les neurosciences dans leur ensemble. Un exemple de ceci serait l'Organisation internationale de recherche sur le cerveau, qui a été fondée en 1960.

Les neurosciences ont parcouru un long chemin depuis l'époque où les gens considéraient le cœur comme le centre de l'intelligence. Avec de nouvelles façons de voir constamment le cerveau dans de nombreux environnements différents, les neurosciences sont une tâche apparemment sans fin. Il y a une idée fausse commune avec le cerveau qui dit que nous n'en utilisons que 10%, mais cela vient du fait que nous n'en comprenons que 10%, les 90% restants sont encore un mystère à ce jour.

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Neurosciences des mathématiciens - Biologie

Domaine d'excellence en recherche de longue date et nouvelle majeure populaire, les neurosciences occupent le devant de la scène à l'Université de l'Oregon

Unifiant les connaissances de la biologie, de la psychologie, de la physiologie humaine et de nombreuses autres disciplines, les neurosciences sont un domaine dynamique et en croissance avec des racines profondes à l'Université de l'Oregon.

En 1979, notre Institut des Neurosciences (ION) a été fondé avec pour mission de faire progresser la connaissance du système nerveux grâce à des collaborations multidisciplinaires.

Au cours de l'année universitaire 2020-21, les neurosciences marquent une autre étape importante sur le campus: ses débuts en tant que nouvelle majeure de premier cycle.

« Compte tenu de l'excellence du corps professoral en neurosciences à l'UO, il semblait évident – ​​jeu de mots – de créer une majeure en neurosciences », explique Nicole Dudukovic, enseignante principale en psychologie, membre du corps professoral du Robert D. Clark Honors College, et directeur du nouveau programme de premier cycle.

"Mon jeune frère souffre d'un trouble du spectre autistique, ou TSA, et cela m'a amené à une prise de conscience précoce et à des questions dans mon esprit", se souvient-elle.

« Mon objectif dans les cours de sciences a toujours été de mieux comprendre les mécanismes et les circuits neuronaux du cerveau des TSA. Pendant un certain temps, cela m'a amené à sauter dans les majors, mais c'était un choix facile de faire le changement lorsque cette nouvelle major a été annoncée, car elle s'aligne parfaitement avec ce que je veux faire aux études supérieures.

Les étudiants inscrits à la majeure en neurosciences explorent la relation entre le cerveau et le comportement. Enraciné dans les sciences naturelles, le programme forme également les étudiants à communiquer efficacement sur la recherche en neurosciences et à développer des compétences quantitatives, analytiques, critiques et techniques.

Le programme met l'accent sur la nature coopérative et interdisciplinaire de nombreux travaux qui se déroulent dans ce domaine passionnant.


Majeurs

Les principaux programmes partagent un noyau de cours de base et offrent des options de spécialisation dans divers domaines, notamment la biotechnologie et le génie génétique, la biologie moléculaire et cellulaire, la génétique, l'immunologie, la biologie chimique, la physiologie et la biophysique, la neurobiologie et le comportement animal, la biologie du développement, la population biologie, écologie et sciences de l'environnement. Les approches théoriques, mathématiques et informatiques de ces domaines sont soulignées dans le programme de biologie des systèmes BS. Les projets de recherche individuels constituent une partie importante du programme d'études de nombreux étudiants de premier cycle dans tous les programmes et sont spécifiquement requis pour les étudiants du programme de biologie BS. Les majors de biologie avancée peuvent s'inscrire, avec autorisation, aux cours de deuxième cycle du département et de la faculté de médecine.

Le département propose des programmes menant aux diplômes BA et BS. Trente heures de biologie sont nécessaires pour le BA Biologie, 39 heures pour le BS Biologie, 30 heures pour le BS Biologie des Systèmes. Le BS en neurosciences nécessite au moins 30 heures de cours de biologie et de neurosciences. Tous les programmes d'études ont des exigences supplémentaires pour la chimie, les mathématiques et la physique. Voir ci-dessous pour plus de détails sur les exigences spécifiques au diplôme.

Habituellement, tous les étudiants commencent leurs programmes de biologie en première année. Tous les étudiants doivent suivre le séminaire SAGES et les exigences de formation générale (GER) du Collège des arts et des sciences. Bien que certains cours BIOL servent de séminaires départementaux SAGES ou de SAGES Capstones, aucun de ces cours n'est obligatoire pour les candidats au diplôme de biologie, à l'exception de BIOL 388S Undergraduate Research - SAGES Capstone pour le diplôme de biologie BS, et soit BIOL 388S Undergraduate Research - SAGES Capstone ou NEUR 388S Recherche de premier cycle SAGES Capstone pour le diplôme BS en neurosciences. Un étudiant en biologie, par exemple, est libre de suivre un séminaire départemental SAGES non BIOL ou un cours de synthèse SAGES, en supposant que les conditions préalables soient remplies (ou levées par l'instructeur).

Baccalauréat ès arts en biologie

Le programme de baccalauréat en biologie fournit une formation générale en biologie et a la programmation la plus flexible des trois diplômes de biologie offerts. Il est particulièrement recommandé aux étudiants pré-professionnels, ayant plusieurs majeures, ayant l'intention de faire une année junior à l'étranger ou un programme de stage, ou ayant des engagements parascolaires importants (par exemple., athlétisme universitaire, gouvernement étudiant, vie grecque ou autre implication sur le campus). Étant donné que le diplôme de baccalauréat en biologie n'exige pas formellement de recherche de premier cycle, les étudiants intéressés par des carrières de recherche aux cycles supérieurs doivent prévoir de suivre au moins un semestre de recherche de premier cycle au choix (BIOL 388 Undergraduate Research ou BIOL 388S Undergraduate Research - SAGES Capstone) au cours de la dernière année.

Au moins 15 heures des cours au choix sélectionnés et des cours de laboratoire supplémentaires doivent être de niveau 300 ou supérieur.

BA Biologie, Séquence suggérée de cours

Licence d'enseignant

Les étudiants peuvent devenir éligibles pour l'obtention d'un permis d'enseignement dans le domaine des sciences de la vie (adolescents et jeunes adultes) en remplissant les exigences du domaine de contenu ainsi que 36 heures-semestre dans les cours d'éducation (y compris l'enseignement des étudiants) offerts par le CWRU. Pour plus de détails, veuillez contacter James Bader, directeur exécutif du Gelfand STEM Center.

Exigences du domaine

Baccalauréat ès sciences en biologie

Le programme d'études en biologie BS est destiné à préparer les étudiants à travailler en tant que scientifiques traditionnels de laboratoire ou de recherche sur le terrain. En plus d'une formation générale en biologie (la même que celle fournie par le programme de baccalauréat en biologie), le programme de baccalauréat en biologie nécessite deux semestres de recherche de premier cycle, ainsi que des cours supplémentaires en méthodes quantitatives (programmation informatique, statistiques, analyse de données) et chimie physique. La recherche peut être effectuée à l'université ou dans l'une de ses institutions affiliées, mais le département de biologie ne place pas officiellement les étudiants dans les laboratoires. En raison des travaux de cours supplémentaires et des exigences de recherche, le programme de biologie BS peut présenter des défis de planification pour les étudiants qui souhaitent poursuivre plusieurs majeures, une année junior à l'étranger ou un stage, ou des activités parascolaires importantes. Une planification précoce et minutieuse en consultation avec le conseiller principal est essentielle pour respecter le calendrier.

Au moins 11 heures des cours au choix sélectionnés et des cours de laboratoire supplémentaires doivent être de niveau 300 ou supérieur.

BS Biologie, Séquence suggérée de cours

Baccalauréat ès sciences en biologie des systèmes

La biologie des systèmes est un domaine d'activité de recherche en plein essor à l'interface des mathématiques, de l'informatique et des sciences biologiques. De nombreux domaines modernes de la recherche en biologie (par exemple., réseaux biochimiques, neuronaux, comportementaux et écosystémiques) nécessitent la maîtrise de compétences quantitatives et informatiques avancées. Le programme d'études BS en biologie des systèmes vise à fournir la compréhension quantitative et multidisciplinaire nécessaire pour travailler dans ces domaines. Cet ensemble de compétences est différent de celui produit par les programmes traditionnels de premier cycle en biologie. Par conséquent, le programme de biologie des systèmes BS comprend un programme de base spécialisé de quatre cours (différent du noyau de trois cours utilisé dans les programmes de biologie BA et BS), ainsi que des cours de base en informatique et en mathématiques avancées. La recherche de premier cycle est fortement recommandée (comme BIOL 388S Undergraduate Research - SAGES Capstone et BIOL 390 Advanced Undergraduate Research ), mais n'est pas formellement requise.

Biologie des systèmes - Séquence suggérée de cours

Il est recommandé aux étudiants orientés informatique de suivre ECSE 132 avant la séquence PHYS 121 / PHYS 122. D'autres étudiants peuvent d'abord suivre des cours de physique. Le calendrier ci-dessous montre les deux options.

Baccalauréat ès sciences en neurosciences

Les neurosciences sont l'étude de la structure et de la fonction du système nerveux aux niveaux moléculaire, cellulaire et systémique, ainsi que de la façon dont le système nerveux contrôle la cognition, les émotions et le comportement. Le BS en neurosciences offre à la fois une compréhension étendue et approfondie de ces sujets et permet aux étudiants de poursuivre plusieurs cheminements de carrière. Le domaine des neurosciences est à la fois interdisciplinaire et multidisciplinaire, utilisant des concepts et des méthodes issus de la biologie, de la biophysique, de la chimie, des sciences cognitives, de l'informatique, de l'ingénierie, de la physiologie et de la psychologie. Le BS en neurosciences permet aux étudiants qui s'intéressent à la structure et au fonctionnement du système nerveux d'explorer ce domaine sous plusieurs angles. Deux semestres de recherche indépendante sont requis (y compris le SAGES Capstone, BIOL 388S Undergraduate Research - SAGES Capstone ou NEUR 388S Undergraduate Research SAGES Capstone).

Neurosciences - Séquence suggérée de cours

Concentrations dans les domaines des sciences biologiques

Les étudiants sont encouragés à utiliser leurs cours au choix dans la majeure en biologie pour profiter des concentrations dans divers domaines spécialisés. Ces concentrations ont été développées entre le département de biologie, les départements de sciences fondamentales de l'École de médecine et d'autres départements. Actuellement, des concentrations ont été développées dans les domaines suivants : biotechnologie et génie génétique biologie computationnelle biologie du développement génétique biologie cellulaire et moléculaire neurobiologie et comportement animal biologie des populations, écologie et sciences de l'environnement. Remarque : ces concentrations sont informelles, elles ne sont pas déclarées et n'apparaîtront pas sur le diplôme ou le relevé de notes de l'étudiant.

Conseiller

Des conseillers pédagogiques en biologie sont affectés aux étudiants au moment de la déclaration de majeure ou de mineure. Toutes les majeures en biologie sont tenues de rencontrer leurs conseillers départementaux au moins une fois par semestre pour discuter de leur programme académique, recevoir une autorisation pour l'inscription électronique aux cours et obtenir l'approbation pour tout abandon, ajout ou retrait. Veuillez contacter Katie Bingman, coordonnatrice de premier cycle au Département de biologie, pour obtenir des informations sur la déclaration majeure ou mineure.

Honneurs départementaux

Pour recevoir un baccalauréat «avec distinction en biologie» (formellement noté sur le relevé de notes), l'étudiant doit répondre aux critères suivants:

  1. Maintenir une moyenne pondérée cumulative de 3,4, avec une note de 3,6 dans les cours BIOL
  2. Effectuer deux semestres de recherche indépendante (sous forme de cours BIOL) à la Case Western Reserve University
  3. Rédiger une thèse de spécialisation avec l'approbation du superviseur de la faculté
  4. Soumettre la thèse pour examen par un ad hoc comité d'honneur
  5. Soutenir avec succès la thèse à un examen oral

Des informations supplémentaires et des formulaires de demande sont disponibles auprès du bureau du département de biologie.


Les grandes branches des neurosciences modernes

Les branches des neurosciences suivantes, basées sur les domaines de recherche et les sujets d'étude, peuvent être classées en gros dans les disciplines suivantes (les neuroscientifiques couvrent généralement plusieurs branches à la fois):

Neurosciences affectives « Dans la plupart des cas, les recherches sont menées sur des animaux de laboratoire et examinent le comportement des neurones vis-à-vis des émotions.

Neurosciences comportementales – l'étude des bases biologiques du comportement. Looking at how the brain affects behavior.

Neurosciences cellulaires – the study of neurons, including their form and physiological properties at cellular level.

Neurosciences cliniques – looks at the disorders of the nervous system, while psychiatry, for example, looks at the disorders of the mind.

Neuroscience cognitive – the study of higher cognitive functions that exist in humans, and their underlying neural bases. Cognitive neuroscience draws from linguistics, neuroscience, psychology and cognitive science. Cognitive neuroscientists can take two broad directions behavioral/experimental or computational/modeling, the aim being to understand the nature of cognition from a neural point of view.

Neurosciences computationnelles – attempting to understand how brains compute, using computers to simulate and model brain functions, and applying techniques from mathematics, physics and other computational fields to study brain function.

Neurosciences culturelles – looks at how beliefs, practices and cultural values are shaped by and shape the brain, minds and genes over different periods.

Neurosciences du développement – looks at how the nervous system develops on a cellular basis what underlying mechanisms exist in neural development.

Neurosciences moléculaires – the study of the role of individual molecules in the nervous system.

Neuroengineering – using engineering techniques to better understand, replace, repair, or improve neural systems.

Neuroimagerie – a branch of medical imaging that concentrates on the brain. Neuroimaging is used to diagnose disease and assess the health of the brain. It can also be useful in the study of the brain, how it works, and how different activities affect the brain.

Neuroinformatique – integrates data across all areas of neuroscience, to help understand the brain and treat diseases. Neuroinformatics involves acquiring data, sharing, publishing and storing information, analysis, modeling, and simulation.

Neurolinguistique – studying what neural mechanisms in the brain control the acquisition, comprehension and utterance of language.

Neurophysiologie– looks at the relationship of the brain and its functions, and the sum of the body’s parts and how they interrelate. The study of how the nervous system functions, typically using physiological techniques, such as stimulation with electrodes, light-sensitive channels, or ion- or voltage-sensitive dyes.

Paleoneurology – the study of the brain using fossils.

Neurosciences sociales – this is an interdisciplinary field dedicated to understanding how biological systems implement social processes and behavior. Social neuroscience gathers biological concepts and methods to inform and refine theories of social behavior. It uses social and behavioral concepts and data to refine neural organization and function theories.

Neurosciences des systèmes – follows the pathways of data flow within the CNS (central nervous system) and tries to define the kinds of processing going on there. It uses that information to explain behavioral functions.

Written by: Christian Nordqvist
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