Plasticidade sináptica em redes neuronais

• Processo: 20/04624-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2020
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física
• Pesquisador responsável: Iberê Luiz Caldas
• Beneficiário: Paulo Ricardo Protachevicz
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/03211-6 - Dinâmica não linear, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/12863-5 - Sincronização em redes neuronais com plasticidade sináptica de longa duração, BE.EP.PD 22/05153-9 - Redes neuronais com plasticidade de curta duração, BE.EP.PD
• Assunto(s): Dinâmica não linear Plasticidade neuronal Rede nervosa Doença de Parkinson Epilepsia Modelo de Hodgkin-Huxley
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: control of oscillations | neuronal network | plasticity | Dinâmica Não Linear

Resumo

Neste projeto será investigada a influência da plasticidade sináptica para obtenção de padrões de disparo síncronos e assíncronos. A proposta prevê o estudo da plasticidade de longa e de curta duração, sendo estas avaliadas tanto de forma individual quanto em conjunto. Embora estes dois tipos de plasticidade atuem ao mesmo tempo, a influência de cada uma delas ocorre em escala de tempo diferentes. Este estudo se justifica devido ao fato de estados sincronizados anormais de atividade estarem diretamente relacionados a diversas doenças neurológicas como o Mal de Parkinson e Epilepsia. De outro modo, padrões normais de sincronização de disparo têm sido apontados como um fator que beneficia a formação de memórias. Desta forma, para avaliar o efeito de plasticidades teremos a dinâmica da rede neuronal também estudada sob a influência de fatores como (i) a topologia da rede; (ii) as entradas externas de sinal na rede; (iii) o tempo de atraso; e (iv) a frequência de disparo. Modelos neuronais como Hodgkin-Huxley e integra-e-dispara exponencial com adaptação, dentre outros, poderão ser convenientemente empregados neste estudo. (AU)

Publicações científicas

(28)

(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)

LAMEU, EWANDSON L.; BORGES, FERNANDO S.; LAROSZ, KELLY C.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; ANTONOPOULOS, CHRIS G.; MACAU, ELBERT E. N.; BATISTA, ANTONIO M.. Short-term and spike-timing-dependent plasticity facilitate the formation of modular neural networks. COMMUNICATIONS IN NONLINEAR SCIENCE AND NUMERICAL SIMULATION, v. 96, MAY 2021. (15/50122-0, 17/13502-5, 16/23398-8, 15/07311-7, 17/18977-1, 17/20920-8, 20/04624-2, 11/19296-1)

PROTACHEVICZ, PAULO R.; HANSEN, MATHEUS; IAROSZ, KELLY C.; CALDAS, IBERE L.; BATISTA, ANTONIO M.; KURTHS, JURGEN. Emergence of Neuronal Synchronisation in Coupled Areas. FRONTIERS IN COMPUTATIONAL NEUROSCIENCE, v. 15, APR 22 2021. (19/09150-1, 20/04624-2, 15/50122-0, 18/03211-6)

PROTACHEVICZ, PAULO R.; IAROSZ, KELLY C.; CALDAS, IBERE L.; ANTONOPOULOS, CHRIS G.; BATISTA, ANTONIO M.; KURTHS, JURGEN. Influence of Autapses on Synchronization in Neural Networks With Chemical Synapses. FRONTIERS IN SYSTEMS NEUROSCIENCE, v. 14, NOV 30 2020. (15/50122-0, 20/04624-2)

PROTACHEVICZ, PAULO RICARDO; BORGES, FERNANDO DA SILVA; BATISTA, ANTONIO MARCOS; BAPTISTA, MURILO DA SILVA; CALDAS, IBERE LUIZ; MACAU, ELBERT EINSTEIN NEHRER; LAMEU, EWANDSON LUIZ. Plastic neural network with transmission delays promotes equivalence between function and structure. CHAOS SOLITONS & FRACTALS, v. 171, p. 9-pg., 2023-04-26. (20/04624-2, 22/05153-9, 16/23398-8, 22/13761-9, 18/03211-6, 17/13502-5)

YANG, CHAO; SANTOS, MOISES S.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; DOS REIS, PATRICIO D. C.; IAROSZ, KELLY C.; CALDAS, IBERE L.; BATISTA, ANTONIO M.. Chimera states induced by spike timing-dependent plasticity in a regular neuronal network. AIP ADVANCES, v. 12, n. 10, p. 6-pg., 2022-10-01. (18/03211-6, 20/04624-2)

PIROLA, JOAO PEDRO; DEFOREST, PAIGE; PROTACHEVICZ, PAULO R.; FONTENAS, LAURA; FERREIRA, RICARDO F.; PENA, RODRIGO F. O.. Astrocytic signatures in neuronal activity: a machine learning-based identification approach. COGNITIVE NEURODYNAMIC, v. 19, n. 1, p. 20-pg., 2025-12-01. (23/09094-0, 23/15585-6, 20/04624-2)

HANSEN, MATHEUS; PROTACHEVICZ, PAULO R.; IAROSZ, KELLY C.; CALDAS, IBERE L.; BATISTA, ANTONIO; MACAU, ELBERT E. N.. Dynamics of uncoupled and coupled neurons under an external pulsed current. CHAOS SOLITONS & FRACTALS, v. 155, p. 10-pg., 2022-02-01. (18/03211-6, 20/04624-2, 19/09150-1, 15/50122-0)

BORGES, FERNANDO S.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; SOUZA, DIOGO L. M.; BITTENCOURT, CONRADO F.; GABRICK, ENRIQUE C.; BENTIVOGLIO, LUCAS E.; SZEZECH JR, JOSE D.; BATISTA, ANTONIO M.; CALDAS, IBERE L.; DURA-BERNAL, SALVADOR; et al. The Roles of Potassium and Calcium Currents in the Bistable Firing Transition. BRAIN SCIENCES, v. 13, n. 9, p. 17-pg., 2023-09-01. (21/12232-0, 18/03211-6, 22/13761-9, 20/04624-2)

SOUZA, DIOGO L. M.; GABRICK, ENRIQUE C.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; BORGES, FERNANDO S.; TROBIA, JOSE; IAROSZ, KELLY C.; BATISTA, ANTONIO M.; CALDAS, IBERE L.; LENZI, ERVIN K.. Adaptive exponential integrate-and-fire model with fractal extension. Chaos, v. 34, n. 2, p. 9-pg., 2024-02-01. (18/03211-6, 23/12863-5, 20/04624-2)

PROTACHEVICZ, PAULO R.; BATISTA, ANTONIO M.; CALDAS, IBERE L.; BAPTISTA, MURILO S.. Analytical solutions for the short-term plasticity. CHAOS SOLITONS & FRACTALS, v. 181, p. 9-pg., 2024-02-29. (22/05153-9, 22/13761-9, 20/04624-2)

GABRICK, ENRIQUE C.; BRUGNAGO, EDUARDO L.; DE MORAES, ANA L. R.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; DA SILVA, SIDNEY T.; BORGES, FERNANDO S.; CALDAS, IBERE L.; BATISTA, ANTONIO M.; KURTHS, JUERGEN. Control, bi-stability, and preference for chaos in time-dependent vaccination campaign. Chaos, v. 34, n. 9, p. 13-pg., 2024-09-01. (20/04624-2, 18/03211-6, 23/12863-5, 21/12232-0, 22/13761-9)

TROBIA, JOSE; TIAN, KUN; BATISTA, ANTONIO M.; GREBOGI, CELSO; REN, HAI-PENG; SANTOS, MOISES S.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; BORGES, FERNANDO S.; SZEZECH, JR., JOSE D.; VIANA, RICARDO L.; et al. Mathematical model of brain tumour growth with drug resistance. COMMUNICATIONS IN NONLINEAR SCIENCE AND NUMERICAL SIMULATION, v. 103, DEC 2021. (18/03211-6, 20/04624-2, 17/18977-1, 15/07311-7)

SANTOS, MOISES S.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; CALDAS, IBERE L.; IAROSZ, KELLY C.; VIANA, RICARDO L.; SZEZECH, JOSE D.; DE SOUZA, SILVIO L. T.; BATISTA, ANTONIO M.. Spiral wave chimera states in regular and fractal neuronal networks. JOURNAL OF PHYSICS-COMPLEXITY, v. 2, n. 1, p. 7-pg., 2021-06-01. (18/03211-6, 20/04624-2)

GABRICK, ENRIQUE C.; SAYARI, ELAHEH; PROTACHEVICZ, PAULO R.; SZEZECH JR, JOSE D.; IAROSZ, KELLY C.; DE SOUZA, SILVIO L. T.; ALMEIDA, ALEXANDRE C. L.; VIANA, RICARDO L.; CALDAS, IBERE L.; BATISTA, ANTONIO M.. Unpredictability in seasonal infectious diseases spread. CHAOS SOLITONS & FRACTALS, v. 166, p. 8-pg., 2022-12-13. (22/05153-9, 18/03211-6, 20/04624-2)

MUGNAINE, MICHELE; GABRICK, ENRIQUE C.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; IAROSZ, KELLY C.; DE SOUZA, SILVIO L. T.; ALMEIDA, ALEXANDRE C. L.; BATISTA, ANTONIO M.; CALDAS, IBERE L.; SZEZECH, JOSE D., JR.; VIANA, RICARDO L.. Control attenuation and temporary immunity in a cellular automata SEIR epidemic model. CHAOS SOLITONS & FRACTALS, v. 155, p. 9-pg., 2022-02-01. (18/03211-6, 20/04624-2)

BORGES, F. S.; GABRICKC, E. C.; PROTACHEVICZ, P. R.; HIGA, G. S. V.; LAMEU, E. L.; RODRIGUEZ, P. X. R.; FERRAZ, M. S. A.; SZEZECH JR, J. D.; BATISTA, A. M.; KIHARA, A. H.. Intermittency properties in a temporal lobe epilepsy model. Epilepsy & Behavior, v. 139, p. 9-pg., 2023-01-16. (22/09277-4, 16/16148-5, 22/13761-9, 19/17892-8, 17/18977-1, 19/15024-9, 20/04624-2, 11/19296-1, 15/07311-7)

PROTACHEVICZ, P. R.; BONIN, C. A.; IAROSZ, K. C.; CALDAS, I. L.; BATISTA, A. M.. Large coefficient of variation of inter-spike intervals induced by noise current in the resonate-and-fire model neuron. COGNITIVE NEURODYNAMIC, v. N/A, p. 10-pg., 2022-02-28. (18/03211-6, 20/04624-2)

BOARETTO, BRUNO R. R.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; HANSEN, MATHEUS; MEDRANO-T, RENE O.; MACAU, ELBERT E. N.; GREBOGI, CELSO. Complex bifurcation structures in a Hodgkin-Huxley model of thermally sensitive neurons under periodic perturbation. PHYSICAL REVIEW E, v. 111, n. 5, p. 6-pg., 2025-05-15. (24/06718-5, 21/09839-0, 23/12863-5, 22/05153-9, 20/04624-2, 23/16273-8)

BORGES, FERNANDO S.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; SOUZA, DIOGO L. M.; BITTENCOURT, CONRADO F.; GABRICK, ENRIQUE C.; BENTIVOGLIO, LUCAS E.; SZEZECH JR, JOSE D.; BATISTA, ANTONIO M.; CALDAS, IBERE L.; DURA-BERNAL, SALVADOR; et al. The Roles of Potassium and Calcium Currents in the Bistable Firing Transition (vol 13, 1347, 2023). BRAIN SCIENCES, v. 14, n. 8, p. 1-pg., 2024-08-01. (21/12232-0, 18/03211-6, 22/13761-9, 20/04624-2)

PROTACHEVICZ, PAULO R.; BORGES, FERNANDO S.; IAROSZ, KELLY C.; BAPTISTA, MURILO S.; LAMEU, EWANDSON L.; HANSEN, MATHEUS; CALDAS, IBERE L.; SZEZECH, JOSE D., JR.; BATISTA, ANTONIO M.; KURTHS, JUERGEN. Influence of Delayed Conductance on Neuronal Synchronization. FRONTIERS IN PHYSIOLOGY, v. 11, p. 9-pg., 2020-09-03. (15/50122-0, 20/04624-2, 15/07311-7, 16/23398-8, 17/18977-1, 18/03211-6)

HANSEN, MATHEUS; PROTACHEVICZ, PAULO R.; IAROSZ, KELLY C.; CALDAS, IBERE L.; BATISTA, ANTONIO M.; MACAU, ELBERT E. N.. The effect of time delay for synchronisation suppression in neuronal networks. CHAOS SOLITONS & FRACTALS, v. 164, p. 10-pg., 2022-11-01. (18/03211-6, 20/04624-2, 19/09150-1, 15/50122-0)

GABRICK, ENRIQUE C.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; BATISTA, ANTONIO M.; IAROSZ, KELLY C.; DE SOUZA, SILVIO L. T.; ALMEIDA, ALEXANDRE C. L.; SZEZECH JR, JOSE D.; MUGNAINE, MICHELE; CALDAS, IBERE L.. Effect of two vaccine doses in the SEIR epidemic model using a stochastic cellular automaton. PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS, v. 597, p. 12-pg., 2022-03-26. (20/04624-2, 18/03211-6)

DA SILVA, SIDNEY T.; GABRICK, ENRIQUE C.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; IAROSZ, KELLY C.; CALDAS, IBERE L.; BATISTA, ANTONIO M.; KURTHS, JUERGEN. When climate variables improve the dengue forecasting: a machine learning approach. European Physical Journal-Special Topics, v. N/A, p. 15-pg., 2024-06-17. (22/13761-9, 18/03211-6, 23/12863-5, 20/04624-2)

SOUZA, DIOGO L. M.; BORGES, FERNANDO S.; GABRICK, ENRIQUE C.; BENTIVOGLIO, LUCAS E.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; DOS SANTOS, VAGNER; VIANA, RICARDO L.; CALDAS, IBERE L.; IAROSZ, KELLY C.; BATISTA, ANTONIO M.; et al. Spiral wave dynamics in a neuronal network model. JOURNAL OF PHYSICS-COMPLEXITY, v. 5, n. 2, p. 10-pg., 2024-06-01. (22/04251-7, 18/03211-6, 20/04624-2)

GABRICK, ENRIQUE C.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; LENZI, ERVIN K.; SAYARI, ELAHEH; TROBIA, JOSE; LENZI, MARCELO K.; BORGES, FERNANDO S.; CALDAS, IBERE L.; BATISTA, ANTONIO M.. Fractional Diffusion Equation under Singular and Non-Singular Kernel and Its Stability. FRACTAL AND FRACTIONAL, v. 7, n. 11, p. 17-pg., 2023-11-01. (22/13761-9, 20/04624-2)

BOARETTO, BRUNO R. R.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; HANSEN, MATHEUS; OLIVEIRA, JONAS; ANDREANI, ALEXANDRE C.; MACAU, ELBERT E. N.. Phase synchronization in a sparse network of randomly connected neurons under the effect of Poissonian spike inputs. Chaos, v. 33, n. 12, p. 11-pg., 2023-12-01. (22/05153-9, 21/09839-0, 18/03211-6, 20/04624-2)

GABRICK, ENRIQUE C.; PROTACHEVICZ, PAULO R.; SOUZA, DIOGO L. M.; TROBIA, JOSE; SAYARI, ELAHEH; BORGES, FERNANDO S.; LENZI, MARCELO K.; CALDAS, IBERE L.; BATISTA, ANTONIO M.; LENZI, ERVIN K.. Transient Dynamics of a Fractional Fisher Equation. FRACTAL AND FRACTIONAL, v. 8, n. 3, p. 12-pg., 2024-03-01. (22/13761-9, 20/04624-2)

PALUDO SILVEIRA, JOAO ANTONIO; PROTACHEVICZ, PAULO RICARDO; VIANA, RICARDO LUIZ; BATISTA, ANTONIO MARCOS. Effects of burst-timing-dependent plasticity on synchronous behaviour in neuronal network. Neurocomputing, v. 436, p. 126-135, MAY 14 2021. (20/04624-2)