Reşat Özgür Doruk

Doruk, Reşat Özgür

Name Variants

R.Ö.Doruk
Reşat Özgür Doruk
D.,Resat Ozgur
R. Ö. Doruk
R., Doruk
Doruk, Resat Ozgur
Doruk,R.O.
R.,Doruk
Doruk R.
D.,Reşat Özgür
özgür Doruk R.
Reşat Özgür, Doruk
R. O. Doruk
Özgür Doruk R.
R.O.Doruk
Doruk,R.Ö.
D., Reşat Özgür
D., Resat Ozgur
Resat Ozgur, Doruk
Doruk,Resat Ozgur
Doruk, Reşat Özgür
Doruk, R. Ozgur

Job Title

Profesör Doktor

Email Address

resat.doruk@atilim.edu.tr

ORCID ID

0000-0002-9217-0845

WoS Researcher ID

T-9951-2018

Full item page

Scholarly Output

27

Articles

14

Citation Count

21

Supervised Theses

12 Scholarly Output Search Results

Now showing 1 - 10 of 26

Citation Count: 1
Adaptive Stimulus Design for Dynamic Recurrent Neural Network Models
(Frontiers Media Sa, 2019) Doruk, Reşat Özgür; Zhang, Kechen; Electrical-Electronics Engineering
We present an adaptive stimulus design method for efficiently estimating the parameters of a dynamic recurrent network model with interacting excitatory and inhibitory neuronal populations. Although stimuli that are optimized for model parameter estimation should, in theory, have advantages over nonadaptive random stimuli, in practice it remains unclear in what way and to what extent an optimal design of time-varying stimuli may actually improve parameter estimation for this common type of recurrent network models. Here we specified the time course of each stimulus by a Fourier series whose amplitudes and phases were determined by maximizing a utility function based on the Fisher information matrix. To facilitate the optimization process, we have derived differential equations that govern the time evolution of the gradients of the utility function with respect to the stimulus parameters. The network parameters were estimated by maximum likelihood from the spike train data generated by an inhomogeneous Poisson process from the continuous network state. The adaptive design process was repeated in a closed loop, alternating between optimal stimulus design and parameter estimation from the updated stimulus-response data. Our results confirmed that, compared with random stimuli, optimally designed stimuli elicited responses with significantly better likelihood values for parameter estimation. Furthermore, all individual parameters, including the time constants and the connection weights, were recovered more accurately by the optimal design method. We also examined how the errors of different parameter estimates were correlated, and proposed heuristic formulas to account for the correlation patterns by an approximate parameter-confounding theory. Our results suggest that although adaptive optimal stimulus design incurs considerable computational cost even for the simplest excitatory-inhibitory recurrent network model, it may potentially help save time in experiments by reducing the number of stimuli needed for network parameter estimation.
Citation Count: 5
Control of Hopf Bifurcations in Hodgkin-Huxley Neurons by Automatic Temperature Manipulation
(Anka Publisher, 2018) Doruk, Reşat Özgür; Electrical-Electronics Engineering
The purpose of this research is to revisit the bifurcation control problem in Hodgkin-Huxley neurons. As a difference from the classical membrane potential feedback to manipulate the external current injection, we will actuate the temperature of the neural environment to control the bifurcations. In order to achieve this a linear feedback from the membrane potential is established to generate a time varying temperature profile. The considered bifurcating parameter is the external current injection. Upon finishing the controllers, the bifurcation analysis against the changes in external current injection is repeated in order to see the possibility of relapse of any bifurcation phenomena at nearby points. In addition to that, simulations are also provided to show the performances of the controllers.
Sinaptik Olarak Kuple Edilmiş Hodgkin-huxley Nöronlarının Geri Beslemeli Denetimi
(2021) Zargoun, Abobakar; Doruk, Reşat Özgür; Doruk, Reşat Özgür; Electrical-Electronics Engineering
Bir çift özdeş Hodgkin-Huxley nöron modeli, bir boşluk kavşağı (elektriksel sinaps) vasıtasıyla kuple edilmektedir. Bu nöronlar, harici bir akım tarafından uyarılırlar. Sistem doğrusal olmayan bir elektrik devresi, sinaptik boşluk ise bir elektriksel iletkenlik olarak modellenmektedir. Sistemin tamamı doğrusal olmayan çok girişli, çok çıkışlı (MIMO) bir yapı olarak karşımıza çıkar. Çatallanma teorisini ve MATLAB tabanlı MATCONT adlı paket yazılım kullanılmak suretiyle çatallanmaya yol açan nöron parametrelerini izlenmekte olup söz konusu koşullar belirlenerek kayıt altına alınmaktadır. Bu çalışmada küple edilmiş Hodgkin-Huxley modelinin parametreler, ve sinaptik iletkenliğin seçilen farklı değerleri için ayrı ayrı incelemeler yapılmıştır. Sinaptik iletkenliğin ve nöronların parametrelerinin değişik değerleri için çatallanmalar MATCONT kullanılarak incelenmiştir. Daha sonra, çatallanma olgusundan kaynaklı olduğu zar potansiyeli salınımlarını söndürmek için ikinci dereceden arındırma süzgeci tabanlı denetleyiciler kullanılmıştır. Bu denetleyici mevcut çatallanmaları kontrollü elektrik akımı uygulayarak denetim altına almaktadır. Döngünün tamamlanabilmesi için süzgeç çıkışının bir kazanç ile işlenmesi gerekmektedir. Bunun için izdüşümsel denetim yöntemi kullanılmaktadır. Bu yöntem tam durum geri beslemeli doğrusal karesel denetleyiciyi (LQR) süzgeç çıkışından geri besleme yaparak yaklaşık olarak elde etmeyi hedefler. Arındırma süzgeçleri yalnızca zar potansiyellerini işler ve izdüşümsel denetim süzgeç çıkışını bir kazanç yoluyla nörona bir akım enjeksiyonu olarak uygulanmasını sağlar.
Doğru Akım Elektrik Makinalarının Geri Adımlamalı Denetimi
(2017) Zuglem, Ahmad T.almabrouk; Doruk, Reşat Özgür; Doruk, Reşat Özgür; Electrical-Electronics Engineering
Bu çalışma doğru akım (DC) motorlarına istenen konum ve hıza erişebilmesi için doğrusal geriadımlama yöntemine dayalı bir denetleyici tasarımını göstermektedir. Geliştirmede doğrusal motor modellerinden yararlanılmış olmakla birlikte denetleyicinin tasarım Lyapunov kararlılık ilkelerine dayalı olarak yapılmaktadır. Bu sayede konum ve hız tarama hatalarının asimptotik olarak sıfıra yakınsaması sağlanabilmektedir. Geri adımlama yöntemi Lyapunov'un ikinci kararlılık yaklaşımının bir uzantısı olup hal uzayı vektörünün her elemanına birer sanal girdi tanıtmak suretiyle teker teker Lyapunov kararlılığını sağlayan özyinelemeli bir yaklaşımdır. Lyapunov kararlılığı matematiksel olarak son adımda elde edilmektedir. Bu çalışmada ayrıca motor mili üzerinde etkin olabilecek bozucu etki torklarının analizi için girdiden-hale kararlılık kavramı üzerinden teorik ve rastgele değişken olarak modelleyerek sayısal benzetim yoluyla analizi yapılmıştır
Tasarım ve Uygulama: Yabancı Uyartımlı Doğru Akım Makineleri için Analog ve Sayısal Denetleyici Sistemleri
(2017) Al-gburı, Khalıd Shakır Hamad; Doruk, Reşat Özgür; Doruk, Reşat Özgür; Electrical-Electronics Engineering
Bu çalışmada, yabancı uyartımlı doğru akım motorları için oransal+tümleyici (PI) türü bir denetleyici sistemin tasarımı ve uygulanmasından bahsedilmektedir. Tasarım önce sürekli zamanda (s-düzleminde) yapıldıktan sonra sayısal tanım alanına (z-düzlemi) taşınacaktır. Her iki tanım alanında da kararlılık analizi yapılmaktadır. Tasarım süreci iki bölümden oluşmaktadır. Öncelikle alan alt sistemi kontrolü için PI türü bir denetleyici tasarlanmaktadır. Bu denetleyicinin doğrusal olmayan motor modelinin doğrusal gibi davranmasını sağlayacak düzeyde hızlı olması gerekmektedir. Bu sağlandıktan sonra ikinci adımda yine PI türü bir hız denetleyicisi tasarlanmaktadır. Her iki adımda da doğrusal denetleme teknikleri kullanılmaktadır. Kabul edilebilir düzeyde bir performans için değişik kazanç kombinasyonları denenmektedir. Tüm bu işlemler sürekli zamanda tamamlandıktan sonra sayısal alana geçebilmek için ayrık zamana dönüştürülecek ve kararlılıkları incelenecektir. Kapalı döngünün performansı benzetimlerle test edilmektedir. Benzetimler hem doğrusal alanda hem de motorun doğrusal olmayan tam modeli kullanılarak yapılacak olup tüm benzetimler ve hesaplamalar MATLAB ortamında yapılmaktadır. Anahtar Kelimeler: Doğrusal olmayan doğru akım motor modeli, alan denetleyicisi tasarımı, motor hızı denetleyicisi, PI denetleyicisi, PI ayarlaması, analog doğru akım motoru denetleyicisi, sayısal doğru akım motoru denetleyicisi
Citation Count: 0
Neuron Modeling: Estimating the Parameters of a Neuron Model From Neural Spiking Data
(Tubitak Scientific & Technological Research Council Turkey, 2018) Doruk, Resat Ozgur; Doruk, Reşat Özgür; Electrical-Electronics Engineering
We present a modeling study aiming at the estimation of the parameters of a single neuron model from neural spiking data. The model receives a stimulus as input and provides the firing rate of the neuron as output. The neural spiking data will be obtained from point process simulation. The resultant data will be used in parameter estimation based on the inhomogeneous Poisson maximum likelihood method. The model will be stimulated by various forms of stimuli, which are modeled by a Fourier series (FS), exponential functions, and radial basis functions (RBFs). Tabulated results presenting cases with different sample sizes (# of repeated trials), stimulus component sizes (FS and RBF), amplitudes, and frequency ranges (FS) will be presented to validate the approach and provide a means of comparison. The results showed that regardless of the stimulus type, the most effective parameter on the estimation performance appears to be the sample size. In addition, the lowest variance of the estimates is obtained when a Fourier series stimulus is applied in the estimation.
Duyarga Nöronları için Poisson Ateşleme Süreç Verisinden Model Kestirimi
(2022) Al-akam, Mohammed; Doruk, Reşat Özgür; Doruk, Reşat Özgür; Electrical-Electronics Engineering
Bu tezde, uyarıcı-yatıştırıcı nitelikteki bir nöron modelinin ateşleme verisinden kestirimine dayanan hesaplamalı ve teorik bir çalışma sunulmaktadır. Söz konusu çalışma, daha önceki bir çalışmada olduğu gibi gerçekçi bir veri kümesinden (Diptera sineğinin görsel H1 nöronları) alınan uyaran ve ilgili cevap kayıtları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. En yüksek olabilirlik, bu tezde kullanılan sinir ağı modelinin parametre tahminini yürütmek için kullanılan yöntemdir. Bu veriler, istatistiksel bilgi içeriğini artırmak için yapılan tekrarlamalı benzetimlerde kullanılabilmek amacıyla alt bölümlere ayrılmıştır. 20 dakikalık bir uyaran-tepki veri kaydı olduğu için bu kayıt segmentlere ayrılmış ve her bir segment birbirinden bağımsız bir veri kümesini temsil eder. Nöron modeli için parametrelerin gerçek değerleri kestirilemediğinden, bu gerçek değerleri kullanarak üretilen sentetik veri kümeleri bu araştırmada nöron dinamikleri tarafından kullanılamayacaktır. Bu gerçeğe dayanarak yapılan kestirimlerin doğruluğunu istatistiki olarak sınayabilmek için iki örnek Kolmogorov-Smirnov testi kullanılmıştır.. Bu test, model yanıtlarına ek olarak kaydedilen iki ateşleme zaman aralığı verileri arasında bir karşılaştırma yapmak için uygulanmıştır. Sonuçların tahmini ve analizi grafiksel olarak sunulacak ve ayrıca tablo şeklinde listelenecektir. Ayrıca, bu araştırmanın değiştirilmiş bir Fitzhugh-Nagumo modeli kullandığı önceki araştırmalarla bir karşılaştırma yapılmıştır.
Citation Count: 0
Washout Filter Based Control of Two Hodgkin-Huxley Neurons Coupled by Electrical Synapses
(International Research Publication House, 2020) Doruk,R.Ö.; Doruk, Reşat Özgür; Zargoun,A.B.M.; Electrical-Electronics Engineering
The purpose of this work is to present a bifurcation control of a coupled Hodgkin-Huxley model. The structure of the model is like a master-slave mechanism where two neurons are coupled by an electrical synaptic conductance. Fundamental aim is to stop the bursts generated due to Hopf bifurcations arisen from the injection of external current to the master (first) neuron. The bifurcations are analyzed and detected using the MATLAB based MATCONT toolbox and various Andronov-Hopf conditions are detected. The synaptic conductance appears to affect the occurrence of the Hopf conditions. Higher conductances lead to lesser number of Hopf points. The control of these bifurcations are performed by washout filter aided by linear quadratic projective control theory. The washout filter processes the membrane potentials only and projective control generates a gain to transform the filtered output to a current injection to the slave neuron. A detailed numerical example for one case and summary of all cases are presented. Simulations and graphical results are presented for the detailed example. Success of other cases are summarized as a table. It appears that, too small synaptic conductance values renders it difficult to attain a stable control of the bifurcations. However, one has a successful outcome for most conductance values. ©International Research Publication House.
Citation Count: 2
Angiogenic Inhibition Therapy, a Sliding Mode Control Adventure
(Elsevier Ireland Ltd, 2020) Doruk, Resat Ozgur; Doruk, Reşat Özgür; Electrical-Electronics Engineering
[No Abstract Available]
Çift Fitzhugh-nagumo Nöronları için Çatallanma Denetimi
(2017) Abdallh, Ammar Ouead Abdallh; Doruk, Reşat Özgür; Doruk, Reşat Özgür; Electrical-Electronics Engineering
Sinaptik bir boşluk düğümü yoluyla elektriksel olarak bağlaşımı yapılan bir çift Fitzhugh-Nagumo nöronu üzerinde çalışılmaktadır. Bu nöronlar kendilerine sağlanan elektrik akımı yoluyla kontrol edilebilmektedirler. Elde edilen sistem çok girdili çok çıktılı (MIMO) tipi doğrusal olmayan bir sistemdir. Çatallanma kuramı ve MATLAB tabanlı MATCONT yazılımı kullanılarak elde edilen modeldeki çatallanma koşulları tespit edilmiş olup biyolojik olarak önemi olabileceği düşünülerekten değişik sinaptik iletkenlik değerleri kullanılarak analiz tekrar edilmiştir. Analiz sonuçlarının elde edilmesinin arkasından söz konusu çatallanmaları düzeltebilmek için denetleyici tasarımları yapılmaktadır. Bu denetleyici nöronlara uygun profilde bir elektrik akımı uygulayarak çatallanmanın neden olduğu olumsuz sonuçları gidermektedir. Çift nöron modeli iki giriş ve iki çıkışlı bir model olarak düşünülebileceği için ikinci derece bir arındırma süzgecinin kullanılması gerekli olmaktadır. Süzgecin çıkışı doğrusal karesel düzeltici ve izdüşümsel denetim yöntemlerinden yararlanarak hesaplanmış bir kazanç tarafından sürülmektedir.