Mecanismos de propagação de atividade epileptiforme em um modelo cortical de grande porte

Resumo

Este projeto tem como objetivo a construção de um modelo computacional do córtex cerebral para simular a geração e a propagação de atividade epileptiforme e estudar os mecanismos responsáveis por esses fenômenos com o auxílio de ferramentas de sistemas dinâmicos. O modelo incorporará detalhes em escalas microscópica, descrevendo neurônios com diferentes comportamentos eletrofisiológicos e as conexões sinápticas entre esses neurônios formando um circuito cortical local (módulo), e macroscópica, descrevendo uma rede de módulos interconectados constituindo a estrutura espacial em larga escala do córtex. Cada módulo da rede será composto por neurônios excitatórios e inibitórios conectados de acordo com evidências experimentais sobre a microcircuitaria cortical de mamíferos. Os neurônios serão organizados em camadas, cada uma contendo subpopulações celulares com características eletrofisiológicas específicas baseadas em dados experimentais sobre o córtex. Para reproduzir os diferentes comportamentos de disparo dos neurônios será usado o modelo de Izhikevich. A estrutura macroscópica da rede, segundo evidências experimentais, será hierárquica e modular. A rede será estimulada por variados protocolos de estimulação para induzir comportamentos de tipos normal e epileptiforme. A hipótese adotada é a de que os comportamentos intrínsecos das subpopulações neuronais combinados com as características estruturais microscópicas e macroscópicas da rede influenciam a formação e a propagação de atividade epileptiforme na rede. Serão desenvolvidas equações de campo médio para as subpopulações neuronais e para os módulos do modelo que serão usadas para o estudo analítico da dinâmica da atividade epileptiforme. As medidas propostas para análise dos resultados serão baseadas na atividade global, para que seja possível a direta comparação com registros eletrofisiológicos encontrados na literatura, e local da rede. (AU)