Entropia de transferência para o estudo da eletrocomunicação em gymnotus carapo

• Processo: 14/23119-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2014
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2015
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica de Processos e Sistemas
• Pesquisador responsável: Reynaldo Daniel Pinto
• Beneficiário: Amanda Sofie Rios
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Neurociências Sistemas e processos construtivos Ligas de alta entropia Teoria da informação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: eletrocomunicacao | eletrolocalizacao | entropia de transferência | gymnotus carapo | peixe elétrico de campo fraco | teoria da informação | Neurociência

Resumo

Peixes elétricos de campo fraco, como a tuvira (Gymnotus carapo), possuem um sistema sensorial elétrico que permite a estes animais utilizarem pulsos auto-gerados para se comunicar e para produzir uma "imagem elétrica" das vizinhanças. Recentemente, demonstrou-se que os neurônios dedicados ao reconhecimento do instante em que ocorrem os pulsos elétricos que chegam ao sistema sensorial disparam preferencialmente para os pulsos do próprio animal e apresentam um período refratário atipicamente longo. Dessa maneira, logo após o peixe emitir um pulso, uma parte de seu sistema nervoso permaneceria insensível aos pulsos de coespecíficos próximos, o que certamente deve afetar sua estratégia de comunicação. Neste projeto iremos realizar experimentos não invasivos em que um peixe real será estimulado por trens de pulsos pré-gravados de outros animais, trens periódicos e trens aleatórios, além de experimentos com dois peixes reais interagindo livremente no mesmo aquário. Implementaremos técnicas da teoria da informação, em especial a Entropia de Transferência (TE), para estudar os efeitos do período refratário na transmissão de informação: vamos utilizar o parâmetro período refratário análise (PRA) para reconstruir um trem de pulsos de estímulo baseado no trem de resposta (considerando que pulsos de estímulo que ocorram logo após um disparo do animal, dentro de um intervalo menor que o PRA, não são detectados e serão removidos do trem reconstruído). O trem de estímulos reconstruído e o trem de pulsos de resposta serão usados para calcular a TE para cada valor do parâmetro. Assim, poderemos repetir este procedimento para estudar como a TE se comporta em função do valor do PRA. Acreditamos que, no caso do período refratário biológico representar uma escala temporal de segregação entre pulsos utilizados para eletrolocalização e para comunicação, iremos obter valores máximos da TE em torno de um valor de PRA que seja similar ao período refratário biológico, confirmando de maneira indireta a existência desse período refratário na espécie que estudamos e estabelecendo uma nova maneira de aplicar as técnicas da teoria da informação para estudar a eletrocomunicação nestes animais.