Tese
Padrões de disparos em redes neuronais
Registro en:
PROTACHEVICZ, Paulo Ricardo. Padrões de disparos em redes neuronais. Tese (Doutorado em Ciências) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2020.
Autor
Protachevicz, Paulo Ricardo
Institución
Resumen
Inthisthesis,itwasinvestigatedtheinfluenceoftheexcitatoryandinhibitorychemicalsynaptic conductances to obtain synchronized activity in a neuronal network randomly connected. To describe each neuronal dynamics of the network it was considered the adaptive exponential integrate-and-fire model. Unconnected neurons exhibit spike activity with slightly different subthreshold adaptation intensities. When the neurons are randomly connected forming a network,wenoticedthattheincreaseofexcitatorysynapticconductancesfavorsspikeandburst synchronization while inhibitory ones contributed to the appearance of desynchronized spikes. Thus, changes the intensities of chemical synaptic conductances can generate synchronization and firing pattern transitions. A interesting behavior found in this transition is the bistable regime. In this region, depending on the initial conditions and received external stimuli, the neuronal network can show activity of desynchronized spikes or synchronized bursts. This bistable regime is recurrently related to epilepsy, once the epilepsy patient has both normal and seizures states. In bistable regime, since the neuronal activity is in a pattern of activity, this dynamics remains unchanged over time unless an external stimulus is applied. Thus, the firing pattern on the bistable regime can be modified applying external square current pulses, being a propitious strategy to control epilepsy seizures in patient resistant to pharmacological treatments. Nestateseinvestigou-seainfluênciadascondutânciassinápticasquímicasexcitatóriaseinibitóriasparaaobtençãodeatividadesincronizadaemumaredeneuronalaleatoriamenteconectada. Para descrever a dinâmica de cada neurônio da rede considerou-se o modelo integra-e-dispara exponencial com adaptação. Os neurônios desacoplados apresentam atividade de disparos com intensidades de adaptação sublimiar ligeiramente diferentes. Quando os neurônios são aleatoriamente conectados formando uma rede, notou-se que, enquanto o aumento da influência das sinapses químicas excitatórias favorece o aparecimento de sincronização de disparos e rajadas de disparos, as sinapses químicas inibitórias contribuem para o aparecimento da dinâmicadedisparosdessincronizados. Destemodo,alteraçõesnaintensidadedascondutâncias das sinapses químicas podem gerar tanto transições de sincronização quanto de padrões de atividade. Um interessante comportamento encontrado nesta região de transição é o regime de biestabilidade. Nesta região, dependendo da condição inicial e dos estímulos externos recebidos, a rede neuronal pode apresentar a atividade de disparos dessincronizados ou rajadas de disparos sincronizados. Este regime de biestabilidade é recorrentemente relacionado a epilepsia,umavezqueopacientequepossuiestadoençaapresentatantoestadosnormaisquanto estados de crise. Neste regime biestável, uma vez que a atividade da rede esteja em um padrão de atividade, esta dinâmica se mantém inalterada ao longo do tempo, a menos que um estímulo externo seja aplicado. Deste modo, o padrão de atividade no regime biestável pode ser alterado por meio da aplicação de pulso quadrado de corrente, sendo esta uma estratégia propícia para controle de crises em pacientes resistentes a tratamentos farmacológicos. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior