Estudo computacional das interações hipocampo-córtico-talâmicas: simulando padrões de plasticidade sináptica e atividade oscilatória

• Processo: 17/07688-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de agosto de 2017
• Vigência (Término): 31 de agosto de 2021
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica - Bioengenharia
• Acordo de Cooperação: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Pesquisador responsável: Antonio Carlos Roque da Silva Filho
• Beneficiário: Renan Oliveira Shimoura
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07699-0 - Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão em Neuromatemática - NeuroMat, AP.CEPID
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/08556-1 - Estudo computacional das interações hipocampo-córtico-talâmicas: simulando atividade oscilatória, BE.EP.DR
• Assunto(s): Redes complexas Córtex cerebral
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: córtex cerebral | modelagem de neurônios | Modelagem do Cérebro | neurociência computacional | Redes Complexas | Neurociência Computacional

Resumo

O sistema triangular envolvendo hipocampo, córtex pré-frontal (CPF) e tálamo límbico está relacionado, em seu funcionamento saudável, com a memória de trabalho e a alternância entre estados de consciência. Disfunções nesse circuito podem culminar em doenças psiquiátricas, déficits cognitivos, e amplificação de crises epilépticas. Construir um modelo computacional desse circuito é o objetivo do projeto. Pretende-se, mais especificamente, submeter o modelo a diferentes protocolos de estimulação hipocampal indutores de plasticidade sináptica, e analisar a atividade global das sub-redes corticais. Poderemos, assim, explorar de que maneira a plasticidade sináptica hipocampo-CPF se reflete em mudanças nas oscilações tálamo-corticais, sejam essas mudanças funcionais ou disfuncionais. O modelo conterá detalhes estruturais da microcircuitaria cortical, incluindo neurônios excitatórios e inibitórios arranjados em camadas, e distribuição laminar de neurônios e conexões sinápticas definida a partir da literatura experimental. Por sua vez, o tálamo será representado por uma rede genérica de neurônios excitatórios, e as entradas hipocampais serão representadas por trens de disparos com frequências biologicamente relevantes. Uma vez construído, o modelo computacional poderá ser submetido a danos estruturais e funcionais (e.g., lesões hipocampais, e hipofunção de interneurônios pré-frontais) que procurem reproduzir dados experimentais pré-clínicos. O diálogo computacional-experimental se dará em estreita colaboração com um grupo de pesquisa em neurofisiologia (Dr. Lézio Bueno Soares Júnior e Prof. Dr. João Pereira Leite, FMRP-USP), cujos recentes achados eletrofisiológicos são passíveis de exploração in silico. Esperamos, com tal colaboração, enriquecer a discussão de dados neurobiológicos e subsidiar a concepção de futuros experimentos in vivo, em conformidade com tendências internacionais em neurociências. (AU)

Publicações científicas

(6)

(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)

LIMA, VINICIUS; PENA, RODRIGO F. O.; SHIMOURA, RENAN O.; KAMIJI, NILTON L.; CEBALLOS, CESAR C.; BORGES, FERNANDO S.; HIGA, GUILHERME S. V.; DE PASQUALE, ROBERTO; ROQUE, ANTONIO C.. Modeling and characterizing stochastic neurons based on in vitro voltage-dependent spike probability functions. European Physical Journal-Special Topics, JUN 2021. (17/07688-9, 19/14962-5, 15/50122-0, 18/20277-0, 17/18977-1, 11/50151-0, 16/03855-5, 13/25667-8, 13/07699-0)

PENA, RODRIGO F. O.; LIMA, VINICIUS; O. SHIMOURA, RENAN; PAULO NOVATO, JOAO; ROQUE, ANTONIO C.. Optimal Interplay between Synaptic Strengths and Network Structure Enhances Activity Fluctuations and Information Propagation in Hierarchical Modular Networks. BRAIN SCIENCES, v. 10, n. 4, APR 2020. (13/07699-0, 15/50122-0, 17/07688-9, 18/20277-0, 17/05874-0, 13/25667-8)

SHIMOURA, RENAN OLIVEIRA; PENA, RODRIGO F. O.; LIMA, VINICIUS; KAMIJI, NILTON L.; GIRARDI-SCHAPPO, MAURICIO; ROQUE, ANTONIO C.. Building a model of the brain: from detailed connectivity maps to network organization. European Physical Journal-Special Topics, v. 230, n. 14-15, p. 2887-2909, OCT 2021. (13/25667-8, 17/07688-9, 18/09150-9, 18/20277-0, 16/03855-5, 13/07699-0, 15/50122-0)

SHIMOURA, RENAN OLIVEIRA; PENA, RODRIGO F. O.; LIMA, VINICIUS; KAMIJI, NILTON L.; GIRARDI-SCHAPPO, MAURICIO; ROQUE, ANTONIO C.. Building a model of the brain: from detailed connectivity maps to network organization. European Physical Journal-Special Topics, JUN 2021. (17/07688-9, 18/09150-9, 15/50122-0, 18/20277-0, 16/03855-5, 13/25667-8, 13/07699-0)

VINÍCIUS LIMA CORDEIRO; RODRIGO FELIPE DE OLIVEIRA PENA; CESAR AUGUSTO CELIS CEBALLOS; RENAN OLIVEIRA SHIMOURA; ANTONIO CARLOS ROQUE. Aplicações da teoria da informação à neurociência. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 41, n. 2, 2018-11-29. (17/05874-0, 15/50122-0, 13/25667-8, 13/07699-0, 17/07688-9)

LIMA, VINICIUS; PENA, RODRIGO F. O.; SHIMOURA, RENAN O.; KAMIJI, NILTON L.; CEBALLOS, CESAR C.; BORGES, FERNANDO S.; HIGA, GUILHERME S. V.; DE PASQUALE, ROBERTO; ROQUE, ANTONIO C.. Modeling and characterizing stochastic neurons based on in vitro voltage-dependent spike probability functions. European Physical Journal-Special Topics, v. 230, n. 14-15, p. 2963-2972, OCT 2021. (17/18977-1, 11/50151-0, 13/25667-8, 17/07688-9, 18/20277-0, 16/03855-5, 19/14962-5, 13/07699-0, 15/50122-0)

Publicações acadêmicas

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

SHIMOURA, Renan Oliveira. Estudo computacional de interações talamocorticais: simulando atividade oscilatória. 2021. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (PCARP/BC) Ribeirão Preto.