Proposição de rede neuronal fisiologicamente plausível para o estudo da dinâmica dos sistemas cerebrais: aplicada ao sistema visual primário de mamíferos

Abstract

O processamento da informação pelo cérebro é uma das principais questões científicas da nossa época. Ele é um tema complexo que exige avanços em vários níveis de conhecimento. Em um destes níveis, o da neurociência sistêmica, é estudado o comportamento de sistemas de neurônios. Duas das principais dificuldades neste estudo são a concepção da topologia da rede e a seleção das propriedades fisiológicas que influenciam a sua dinâmica. Ambos compõem o objetivo deste trabalho. É proposta uma rede neuronal fisiologicamente plausível, RNFP, na qual a estrutura e a dinâmica reproduzem um conjunto de dados fisiológicos considerados significativos. A rede é aplicada ao sistema visual primário do macaco rhesus, via reconhecimento da forma dos objetos. A estrutura da rede reproduz a complexidade das ligações entre as camadas do V1 e leva em conta a posição espacial relativa de cada uma das sinapses. As dimensões das árvores dendríticas e axônicas e as velocidades do sinal em cada uma delas são usadas para a discretização temporal no programa computacional. Entre as propriedades que influenciam a sua dinâmica estão o potencial excitatório pós-sináptico, a constante espacial da membrana, e o período refratário. A estrutura computacional é construída de maneira a atender às necessidades de memória e à capacidade de processamento dos computadores disponíveis. Os estímulos aplicados na retina se refletem no sistema visual primário na forma de avalanches e ondas de atividade. Os padrões de resposta são semelhantes aos obtidos experimentalmente com sistemas de neurônios excitatórios e mostram que a rede funciona na região crítica.