Eletrocomunicação em Gymnotus carapo: definição de unidades linguísticas e sua relação com o papel de dominância

Autor(es)

Rafael Tuma Guariento

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT)
• Data de defesa: 2019-02-01

Membros da banca

Reynaldo Daniel Pinto; Nestor Felipe Caticha Alfonso; José Antonio Alves Gomes; Sergio Tulio Neuenschwander Maciel; Mauro Copelli Lopes da Silva

• Orientador: Reynaldo Daniel Pinto

Resumo

A habilidade que peixes elétricos possuem de se comunicar por meio de um campo elétrico auto-gerado tem atraído a atenção de diversas áreas do conhecimento por mais de 50 anos. Em particular, peixes elétricos pulsadores emitem um sinal que apresenta diversas similaridades com trens de pulsos de neurônios, tornando-se um modelo animal em neurociência. Com o aumento do poder computacional e com o desenvolvimento de novas ferramentas de aprendizagem de máquina, tornou-se possível investigar interações de dominância entre um par de peixes a nível de cada pulso emitido. Até onde se sabe, a codificação e transmissão de informação se dá por modulações nos intervalos entre pulsos. Assim, a comunicação entre peixes é um problema similar à comunicação entre um par de neurônios em áreas relacionadas do sistema nervoso central: a modulação da taxa de disparo de um neurônio é codificada a partir dos pulsos do outro. Neste trabalho investigamos interações sociais entre pares de Gymnotus carapo, uma espécie altamente territorial. Utilizando análise de séries temporais, técnicas de aprendizagem de máquina e teoria da informação, desenvolvemos uma metodologia para detectar padrões comunicativos nos pulsos emitidos pelos peixes. Além disso, observamos uma relação de causalidade na emissão de padrões: apenas um dos peixes modifica o comportamento futuro de seu coespecífico. A direção desse fluxo de informação parece ligada ao papel de dominância/submissão assumido pelo indivíduo. A partir da literatura sobre fisiologia de emissão de novos pulsos, levantamos novas hipóteses sobre o funcionamento dos sistemas neurais responsáveis pela modulação dos intervalos entre pulsos e sobre como estes sistemas podem ter sua sensibilidade modificada por hormônios secretados durante a disputa por dominância. (AU)

• Processo FAPESP: 13/09013-8 - Eletrocomunicação em Gymnotus carapo: um estudo da complexidade biológica através da interface em tempo-real entre modelos computacionais e sistemas nervosos vivos
• Beneficiário: Rafael Tuma Guariento
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto