Eletrocomunicação em Gymnotus carapo: um estudo da complexidade biológica através da interface em tempo-real entre modelos computacionais e sistemas nervosos vivos

• Processo: 13/09013-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 01 de setembro de 2013
• Vigência (Término): 18 de fevereiro de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Eletrônica Industrial, Sistemas e Controles Eletrônicos
• Pesquisador responsável: Reynaldo Daniel Pinto
• Beneficiário: Rafael Tuma Guariento
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 11/50151-0 - Fenômenos dinâmicos em redes complexas: fundamentos e aplicações, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 17/01589-9 - Como peixes elétricos se eletrocomunicam em diferentes contextos comportamentais?, BE.EP.DD
• Assunto(s): Redes complexas Sincronização Teoria da informação Peixes elétricos Comunicação animal
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Controle | Eletrocomunicação em peixes Gymnotus sp | Redes Complexas | sincronização | sistemas dinâmicos estocásticos | teoria da informação | Neurociências

Resumo

Estudar o comportamento de peixes-elétricos de campo fraco é uma oportunidade única em Neurociência, pois estes animais produzem padrões elétricos que podem ser detectados de maneira não invasiva e fazem parte de ao menos duas atividades sensoriais complexas realizadas simultaneamente: - A construção de uma "imagem elétrica" dos arredores; - A comunicação social com coespecíficos. Os padrões produzidos são extremamente sensíveis a diversas variáveis ambientais, como ruídos mecânicos, elétricos e luminosos do meio, as condições físico-químicas da água, a presença de poluentes, contaminantes, dentre outras. Entretanto, esses animais conseguem com sucesso utilizar estes sentidos elétricos para localizar presas e navegar em ambiente turvos ou na ausência de luz, bem como para se comunicar eletricamente e resolver disputas territoriais e de acasalamento em um ambiente natural ruidoso e multivariável. Durante a execução deste projeto iremos estudar a eletrocomunicação, no gênero Gymnotus, e como ela se relaciona com a interação animal-ambiente e animal-animal enquanto os peixes se movem livremente. Para isso iremos implementar/adaptar um aparato experimental para medir os sinais espaço-temporais produzidos enquanto os espécimes interagem em tempo-real entre si e com modelos computacionais. Iremos utilizar técnicas da Teoria da Informação e de Processos Markovianos para modelar a "gramática" da eletrocomunicação nestes animais. Implementaremos técnicas de interface entre modelos computacionais e sistemas nervosos vivos para realizar a interação entre peixes verdadeiros com um computador. Pretendemos também alterar estes modelos de maneira controlada para determinar alguns aspectos necessários para que ocorra a comunicação entre coespecíficos, assim como os efeitos da presença de ruído similar ao presente num ambiente natural não estacionário onde diversos outros animais e diferentes espécies interagem simultaneamente. Todas as etapas do projeto envolverão a aplicação de instrumentação analógica, hardware e software dedicados para o controle e aquisição de dados, que serão desenvolvidos pelo estudante em nosso laboratório com o auxílio do corpo técnico do Grupo de Física Computacional e Instrumentação Aplicada do IFSC. (AU)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

GUARIENTO, Rafael Tuma. Eletrocomunicação em Gymnotus carapo: definição de unidades linguísticas e sua relação com o papel de dominância. 2019. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT) São Carlos.