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Dinâmica não-markoviana em modelos neuronais do tipo integra-e-dispara: uma abordagem via equação de Langevin

Processo: 12/24489-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de setembro de 2013
Vigência (Término): 30 de novembro de 2015
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física
Pesquisador responsável:Rafael Ribeiro Dias Vilela de Oliveira
Beneficiário:Leandro Alexandre da Silva
Instituição-sede: Centro de Matemática, Computação e Cognição (CMCC). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
Assunto(s):Mecânica estatística   Neurociências   Dinâmica estocástica

Resumo

Modelos tipo integra-e-dispara capturam a essência da atividade elétrica de um neurônio genérico, além de serem mais interessantes do ponto de vista computacional do que modelos de maior dimensionalidade, como o de Hodgkin-Huxley. Nesse projeto, propomos um novo modelo integra-e-dispara, descrito por uma equação de Langevin generalizada envolvendo efeitos de memória e ruído colorido aditivo e/ou multiplicativo. Esta abordagem, mais geral e realística, tem como caso limite o modelo integra-e-dispara estocástico usual, ou seja, com ruído branco e sem efeito de memória. Partindo do modelo proposto, nos concentraremos no estudo de dois fenômenos de notável relevância em neurociência: o mecanismo de ressonância estocástica e o processo de bifurcação responsável pelo caráter excitável do neurônio. Dentro do primeiro tema, queremos responder a seguinte questão: seria a ressonância estocástica um fenômeno robusto, que sobrevive a uma formulação dinâmica mais realística como é a dada pelo modelo proposto, ou seria ela uma consequência artificial da simplificação extrema que caracteriza os modelos sem memória? No contexto do segundo tema, queremos saber como a presença de ruído colorido e efeitos de memória afetam a dinâmica do sistema na vizinhança de uma bifurcação. Estudaremos de forma detalhada o comportamento da dinâmica do sistema não-markoviano próximo às bifurcações de típico interesse biofísico: sela-nó, sela-nó em um círculo invariante, Andronov-Hopf subcrítica e Andronov-Hopf supercrítica. Além de tratar essas duas questões fundamentais, este projeto pretende estabelecer o regime de validade da aproximação markoviana dado um conjunto de parâmetros que caracterizam o sistema e o ambiente.

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DA SILVA, L. A.; VILELA, R. D. Colored noise and memory effects on formal spiking neuron models. Physical Review E, v. 91, n. 6 JUN 8 2015. Citações Web of Science: 9.

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