Sincronização antecipada em microcircuitos neuronais: de osciladores de fase a modelos baseados em condutância

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: SANTOS NETO, Alfredo João dos
Orientador(a): SILVA, Mauro Copelli Lopes da
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Fisica
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Dinâmica não linear
Sistemas complexos
Neurociência Computacional
Sincronização Antecipada
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/32246
Resumo: SILVA, Mauro Copelli Lopes da, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: COPELLI, Mauro.
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spelling SANTOS NETO, Alfredo João doshttp://lattes.cnpq.br/5885030735452360http://lattes.cnpq.br/9400915429521069SILVA, Mauro Copelli Lopes da2019-09-04T20:37:49Z2019-09-04T20:37:49Z2018-09-28https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/32246SILVA, Mauro Copelli Lopes da, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: COPELLI, Mauro.Sincronização é um fenômeno universal e que tem sido observado nos mais diversos sistemas, inclusive em sistemas neurais. Por volta do ano 2000, Voss provou a existência de sincronização antecipada (AS, da sigla em inglês anticipated synchronization) em sistemas caóticos. Sincronização antecipada ocorre quando um sistema escravo, que é guiado por um sistema mestre, antecipa a dinâmica desse no tempo. Uma das condições que favorecem o surgimento de AS é que, dados dois sistemas iguais acoplados numa configuração mestre-escravo, o escravo possua uma retroalimentação negativa e atrasada no tempo. Uma década depois, Matias et al. (2011) mostraram a existência de sincronização antecipada num motif biologicamente plausível de três neurônios acoplados numa configuração mestre-escravo-interneurônio (MSI), onde um acoplamento inibitório, por meio de sinapse química do interneurônio para o escravo, faz o papel de uma retroalimentação negativa e atrasada. O objetivo dessa dissertação é estudar o fenômeno de AS em um motif do tipo MSI, construído com modelos baseados em condutância e sinapses químicas, explorando novas dimensões do espaço de parâmetros que permaneceram constantes até então, como por exemplo as diferenças entre as frequências intrínsecas dos neurônios. Adotamos como ponto de partida um modelo analítico de osciladores de fase, que usamos como uma simplificação do nosso microcircuito neuronal, com a finalidade de testarmos sua capacidade preditiva em comparação com modelos mais detalhados. Obtemos diagramas de estabilidade, em diferentes planos do espaço de parâmetros, para os regimes de sincronização antecipada, sincronização atrasada e deriva de fase. As previsões analíticas dos motifs de osciladores de fase são comparadas aos resultados numéricos dos motifs com modelos de FitzHugh-Nagumo e duas variantes do modelo de Hodgkin-Huxley. Encontramos uma boa concordância qualitativa entre os resultados para os diferentes tipos de modelos de neurônios.CAPESCNPqSynchronization is a universal phenomenon and has been observed in the most diverse systems, including in neural systems. Around the year 2000, Voss proved the existence of anticipated synchronization in chaotic systems. Anticipated synchronization occurs when a slave system, which is driven by a master system, anticipates the dynamics of the latter. One of the conditions conducive to AS is that, given two equal systems coupled in a master-slave configuration, the slave has negative and time-delayed feedback. A decade later, Matias et al. (2011) have shown the existence of anticipated synchronization in a biologically plausible motif of three neurons coupled in a master-slave-interneuron (MSI) configuration, where an inhibitory coupling, through a chemical synapse from the interneuron to the slave, plays the role of negative and time-delayed feedback. The objective of this dissertation is to study the AS phenomena in an MSI motif, built with conductance-based models and chemical synapses, exploring new dimensions of parameter space that remained constant until now such as the differences between the intrinsic frequencies of the neurons. We adopted as an starting point an analytical model of phase oscillators, which we use as a simplification of our neuronal microcircuit, in order to test their predictive power compared to more detailed models. We obtain stability diagrams, in different planes of parameter space, for the anticipated synchronization, delayed synchronization and phase drift regimes. The analytical predictions of the phase oscillator motifs are compared to the numerical results of the motifs with FitzHugh-Nagumo models and two variants of the Hodgkin-Huxley model. We found a good qualitative agreement between the results for the different types of neuron models.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em FisicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessDinâmica não linearSistemas complexosNeurociência ComputacionalSincronização AntecipadaSincronização antecipada em microcircuitos neuronais: de osciladores de fase a modelos baseados em condutânciainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILDISSERTAÇÃO Alfredo João dos Santos Neto.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Alfredo João dos Santos Neto.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1205https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/32246/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Alfredo%20Jo%c3%a3o%20dos%20Santos%20Neto.pdf.jpga3092501315244f7b3e90a3cd7295f3cMD55ORIGINALDISSERTAÇÃO Alfredo João dos Santos Neto.pdfDISSERTAÇÃO Alfredo João dos Santos Neto.pdfapplication/pdf8354889https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/32246/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Alfredo%20Jo%c3%a3o%20dos%20Santos%20Neto.pdf6f6dc2877bbe181cf24d9e85d3d8c4a5MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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