| Texto completo | |
| Autor(es): |
Girardi-Schappo, Mauricio
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Galera, Emilio F.
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Carvalho, Tawan T. A.
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Brochini, Ludmila
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Kamiji, Nilton L.
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Roque, Antonio C.
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Kinouchi, Osame
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Número total de Autores: 7
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| Afiliação do(s) autor(es): | [1] Univ Ottawa, Dept Phys, Ottawa, ON K1N 6N5 - Canada
[2] Univ Sao Paulo, FFCLRP, Dept Fis, BR-14040901 Ribeirao Preto, SP - Brazil
[3] Univ Fed Pernambuco, Dept Fis, BR-50670901 Recife, PE - Brazil
[4] Univ Sao Paulo, Inst Matemat & Estat, BR-05508090 Sao Paulo, SP - Brazil
Número total de Afiliações: 4
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| Tipo de documento: | Artigo Científico |
| Fonte: | JOURNAL OF PHYSICS-COMPLEXITY; v. 2, n. 4 DEC 2021. |
| Citações Web of Science: | 0 |
| Resumo | |
Neuronal avalanches and asynchronous irregular (AI) firing patterns have been thought to represent distinct frameworks to understand the brain spontaneous activity. The former is typically present in systems where there is a balance between the slow accumulation of tension and its fast dissipation, whereas the latter is accompanied by the balance between synaptic excitation and inhibition (E/I). Here, we develop a new theory of E/I balance that relies on two homeostatic adaptation mechanisms: the short-term depression of inhibition and the spike-dependent threshold increase. First, we turn off the adaptation and show that the so-called static system has a typical critical point commonly attributed to self-organized critical models. Then, we turn on the adaptation and show that the network evolves to a dynamic regime in which: (I) E/I synapses balance for large recovery time scales; (II) an AI firing pattern emerges; and (III) neuronal avalanches display power laws. This is the first time that these three phenomena appear simultaneously in the same network activity. Thus, we show that AI activity and PL avalanches may coexist into a single dynamics, provided that adaptation mechanisms are in place. In our model, the AI firing pattern is a direct consequence of the hovering close to the critical line where external inputs are compensated by threshold growth, creating synaptic balance for any E/I weight ratio. (AU) | |
| Processo FAPESP: | 19/12746-3 - Transições de fase em neurociências |
| Beneficiário: | Osame Kinouchi Filho |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Exterior - Pesquisa |
| Processo FAPESP: | 18/09150-9 - Modelagem estocástica e/ou computacional do funcionamento do cérebro |
| Beneficiário: | Mauricio Girardi Schappo |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado |
| Processo FAPESP: | 18/20277-0 - Neurociência computacional e de sistemas |
| Beneficiário: | Antonio Carlos Roque da Silva Filho |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Regular |
| Processo FAPESP: | 16/24676-1 - Árvores de contexto aplicadas à modelagem estatística de trens de disparo neuronais |
| Beneficiário: | Ludmila Brochini Rodrigues |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado |
| Processo FAPESP: | 13/07699-0 - Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão em Neuromatemática - NeuroMat |
| Beneficiário: | Oswaldo Baffa Filho |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs |
| Processo FAPESP: | 15/50122-0 - Fenômenos dinâmicos em redes complexas: fundamentos e aplicações |
| Beneficiário: | Elbert Einstein Nehrer Macau |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Temático |
| Processo FAPESP: | 16/03855-5 - Análise na seleção estatística de modelos no córtex visual e na retina: um estudo comparativo |
| Beneficiário: | Nilton Liuji Kamiji |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado |