Efeitos da plasticidade sináptica na atividade neural de um modelo do circuito local do córtex visual primário (2016)
- Authors:
- Autor USP: SHIMOURA, RENAN OLIVEIRA - FFCLRP
- Unidade: FFCLRP
- Sigla do Departamento: 591
- Subjects: CÓRTEX VISUAL; NEUROCIÊNCIAS; COMPUTAÇÃO APLICADA; PLASTICIDADE NEURONAL
- Keywords: Complex Systems; Computacional Neuroscience; Plasticidade Sináptica; Sistemas Complexos; Synaptic plasticity; Visual cortex
- Language: Português
- Abstract: O córtex visual desempenha papel essencial no processamento de informação visual. A primeira região do córtex a receber estímulos visuais é o córtex visual primário (V1) e pode ser subdividida anatomicamente em seis camadas, onde cada camada contém diferentes tipos e números de neurônios. Entender a forma como a informação é processada entre as diferentes camadas envolve o estudo da dinâmica dos padrões coletivos de atividade neural quando a rede é exposta a diferentes situações e como esses padrões relacionam-se com a organização estrutural e funcional da rede cortical. Essa dinâmica é afetada por mecanismos de plasticidade sináptica, de maneira que modelos computacionais que busquem capturá-la devem incluir tais mecanismos. Neste trabalho foi construído um modelo computacional de uma rede neural com 4000 neurônios baseada em informações sobre a estrutura local das conexões em V1 disponíveis na literatura neurobiológica. O modelo contém características estruturais consideradas fundamentais tais como: proporção entre neurônios inibitórios e excitatórios e probabilidades de conexões entre neurônios de diferentes populações em diferentes camadas. Os neurônios foram descritos pelo modelo de Izhikevich, reproduzindo três classes eletrofisiológicas mais abundantes no córtex: neurônios de disparo regular, para os excitatórios; neurônios de disparo rápido e baixo limiar de disparo, para os inibitórios. A regra de plasticidade sináptica utilizada foi do tipo plasticidade dependentedos tempos dos disparos neuronais (STDP em inglês), que pode fortalecer ou enfraquecer a força da conexão entre dois neurônios dependendo dos instantes dos seus disparos. Foram utilizadas versões diferentes dessa regra de plasticidade para sinapses excitatórias (STDPe) e inibitórias (STDPi). Foram simuladas situações com e sem plasticidade e alterando o tipo de neurônio inibitório presente na rede. Para cada uma, três protocolos de estimulação da rede foram utilizados: 1 estimulação por trens de disparos poissonianos aplicada a neurônios da camada 4 (simulando entradas talâmicas) e aplicada aleatoriamente aos neurônios da rede como ruído de fundo; 2 - pulsos aplicados a neurônios da camada 4 simulando estimulação visual com barras luminosas com diferentes orientações angulares; 3 - similar ao segundo protocolo, porém, estimulando a rede com dois pulsos alternantes de diferentes ângulos. Os parâmetros do modelo foram ajustados para que a atividade neural tivesse baixas frequências de disparos coerentes com dados experimentais. Esse ajuste foi mais fácil nos casos em que os neurônios inibitórios eram do tipo FS e havia STDPi. Os resultados mostraram que, de modo geral, os neurônios do tipo LTS contribuem para a formação de atividade síncrona na rede e este efeito foi amplificado com a STDPe. Para todos os protocolos, a STDPe aumentou a frequência média de disparos da rede e, para o segundo experimento, apesar da seletividade à orientação dos neurônios não ter sido alteradasignificativamente, houve mudanças visíveis na formação de assembleias funcionais. A competição da atividade dos neurônios no experimento 3 na presença da STDPe foi intensificada fortalecendo respostas funcionais de neurônios que não respondiam a ambos os estímulos. O balanço entre os dois tipos de regra de STDP manteve o equilíbrio entre as forças das conexões excitatórias e inibitórias
- Imprenta:
- Publisher place: Ribeirão Preto
- Date published: 2016
- Data da defesa: 30.05.2016
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ABNT
SHIMOURA, Renan Oliveira. Efeitos da plasticidade sináptica na atividade neural de um modelo do circuito local do córtex visual primário. 2016. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2016. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-15082016-140930/. Acesso em: 31 mar. 2026. -
APA
Shimoura, R. O. (2016). Efeitos da plasticidade sináptica na atividade neural de um modelo do circuito local do córtex visual primário (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-15082016-140930/ -
NLM
Shimoura RO. Efeitos da plasticidade sináptica na atividade neural de um modelo do circuito local do córtex visual primário [Internet]. 2016 ;[citado 2026 mar. 31 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-15082016-140930/ -
Vancouver
Shimoura RO. Efeitos da plasticidade sináptica na atividade neural de um modelo do circuito local do córtex visual primário [Internet]. 2016 ;[citado 2026 mar. 31 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-15082016-140930/ - Computational study of thalamocortical interactions: simulating oscillatory activity
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