00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
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Tipo: Dissertação
Título: Efeitos da heterogeneidade neuronal na sincronização de populações corticais acopladas unidirecionalmente
Autor(es): Brito, Katiele Valéria Pereira
Primeiro Orientador: Matias, Fernanda Selingardi
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Erica de Mello
metadata.dc.contributor.referee2: Forlim, Caroline Garcia
Resumo: Duas populações de neurônios unidirecionalmente conectadas em uma configuração emissor-receptor podem apresentar diversidade em suas relações de fase. Em particular, o sistema pode exibir sincronização antecipada (AS), que é caracterizada por um atraso de fase negativo. Este fenômeno foi relatado em dados eletrofisiológicos de primatas não humanos e EEG em humanos durante tarefas cognitivas de discriminação visual. Em dados eletrofisiológicos, o acoplamento unidirecional pode ser acessado pela causalidade de Granger e pode ser acompanhado por diferença de fase positiva, nula ou negativa entre as áreas corticais. Em modelos neuronais a conectividade unidirecional é garantida durante a construção da rede, e uma transição da sincronização atrasada usual (DS, com diferença de fase positiva) para AS foi mostrada entre populações de neurônios dependendo da quantidade de inibição e ruído externo na população receptora. Aqui, mostramos que uma propriedade local da população receptora como a heterogeneidade neuronal pode determinar a relação dinâmica entre o emissor e o receptor. Nós mostramos que a dinâmica interna do receptor depende da proporção dos diferentes tipos de disparos dos neurônios (por exemplo: regular, bursting intrínseco e chattering). Em particular, mostramos que o nosso modelo exibe equilíbrio de excitação-inibição sináptica para os regimes DS e AS. Além disso, mostramos que o sistema pode exibir uma transição de DS para AS via bi-estabilidade de fase ou via sincronização a tempo zero, mediada pela proporção dos diferentes tipos de neurônios.
Abstract: Two neuronal populations unidirectionally connected in a sender-receiver configuration can present diversity in their phase relations. In particular, the system can exhibit anticipated synchronization (AS), which is characterized by a negative phase-lag. This phenomenon has been reported in electrophysiological data of non-human primates and human EEG during a visual discrimination cognitive task. In electrophysiological data, the unidirectional coupling could be accessed by Granger causality and can be accompanied by both positive, negative, or zero phase difference between cortical areas. In neuronal models the unidirectional connection is part of the model. A transition from the usual delayed synchronization (DS, with positive phase-lag) to AS has been reported between neuronal populations depending on the amount of inhibition and external noise at the receiver population. Here, we show that a local property of the receiver population as neuronal heterogeneity can determine the dynamical relation between the sender and the receiver populations. We show that the internal dynamics of the receiver depends on the proportion of the different types of neurons (for example: regular spiking, intrinsically bursting and chattering). In particular, we show that our model exhibits excitation-inhibition synaptic balance for both DS and AS regimes. Furthermore, we show that the system can exhibit a transition from DS to AS via phase bi-stability or via zero-lag synchronization, mediated by the proportion of different types of neurons.
Palavras-chave: Neurociência computacional
Sistemas dinâmicos
Sincronização
Computational neuroscience
Dynamical systems
Synchronization
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Citação: BRITO, Katiele Valéria Pereira. Efeitos da heterogeneidade neuronal na sincronização de populações corticais acopladas unidirecionalmente. 2022. 59 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8690
Data do documento: 11-mar-2021
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