00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - IF Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - FÍSICA - IF
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Dinâmica de circuitos neuronais
Autor(es): Silva, Joana Mércia Guimarães Lira
Primeiro Orientador: Matias, Fernanda Selingardi
metadata.dc.contributor.referee1: Souza, Samuel Teixeira de
metadata.dc.contributor.referee2: Donelles, Leonardo Dalla Porta
Resumo: Dois sistemas dinâmicos autônomos idênticos, acoplados unidirecionalmente em uma configuração transmissor-receptor, podem exibir um regime dinâmico contra-intuitivo chamado de sincronização antecipada (AS, do inglês anticipated synchronization) se o receptor também receber um retroalimentação atrasada e negativa. Esse fenômeno foi proposto no ano 2000 e em seguida verificado em experimentos e simulações computacionais em circuitos eletrônicos elasers desemicondutores. Recentemente, foimostradoque a AS podeocorrer emum circuito de três neurônios com sinapses químicas, onde a retroalimentação do neurônio receptor é fornecida por um interneurônio enviando uma sinapse inibitória. Além disso, foi mostrado que um modelo de dois neurônios na presença de uma autapse inibitória, que é uma autoinervação maciça presente na arquitetura cortical, também pode apresentar AS. Tanto a autapse inibitória quanto o interneurônio regulam a dinâmica interna do neurônio receptor e atuam como a retroalimentação atrasada e negativa necessária para que estes circuitos de poucos neurônios exibam AS. Nessas situações, biologicamente plausíveis, uma transição suave da sincronização atrasada usual (DS do inglês delayed synchronization) para a AS ocorre tipicamente quando a condutância inibitória é aumentada. O fenômeno mostrou-se robusto quando os parâmetros do modelo foram variados dentro de uma faixa fisiologicamente aceitável. Para valores extremamente grandes da inibição, os sistemas também podem apresentar um regime de deriva de fase no qual o receptor é mais rápido que o transmissor. A inibição também promove uma dinâmica interna mais rápida do receptor quando o transmissor e o receptor estão desacoplados, o que pode ser o mecanismo subjacente à sincronização antecipada e à transição DS-AS por meio da sincronização a tempo zero. Neste trabalho, reproduziu-se esses resultados e mostrou-se que eles são robustos para diferentes conjuntos de parâmetros e modelos de neurônios.
Abstract: Two identical autonomous dynamical systems, unidirectionally coupled in a sender receiver configuration, can exhibit a counter intuitive regime called anticipated synchronization (AS) if the receiver also receives a negative delayed self-feedback. This phenomenon was proposed in years 2000 and was verified inexperiments and computational simulations in electronic circuits and semi conductor lasers. Recently, it was shown that AS may occurin a circuit with three neurons with chemical synapses, where the self-feedback of the receiver neuron is provided by an inter neuron sending an inhibitory synapse. Furthermore, it was shown that a two-neuron model in the presence of an inhibitory autapse, which is a massive self-innervation present in cortical architecture, may also presents AS. Both the inhibitory autapse and the interneuron regulate the internal dynamics of the receiver neuron and acts as a negative delayed self-feedback required forth is circuits of few neurons to exhibit AS. In these biologically plausible scenarios, a smooth transition from the usual delayed synchronization (DS) to AS typically occurs when the inhibitory conductance is increased. The phenomenon was shown to be robust when model parameters were varied with in an acceptable physiological range. For extremely large values of the inhibition the systems can also present a phase-drift regime in which the receiver is faster than the sender. The inhibition also promotes an internal dynamic faster from the receiver when sender and receiver are uncoupled, which could be the mechanism underlying anticipated synchronization and the DS-AS transition via zero lag synchronization. Here, we reproduce these results and show that they are robust for different sets of parameters and neuron models.
Palavras-chave: Física
Conectividade
Dinâmica
Neurociência
Physics
Connectivity
Dynamics
Neuroscience
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.department: Curso de Física
Citação: SILVA, Joana Mércia Guimarães Lira. Dinâmica de circuitos neuronais. 2023. 38 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Física) – Instituto de Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/12670
Data do documento: 28-jun-2023
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