Estudo da dinâmica de disparos neuronais - Bentivoglio, Lucas Eduardo (2024)
O cérebro humano exibe uma ampla variedade de padrões dinâmicos, desde ocilações sincro- nizadas durante o sono ou no processo de aprendizagem, até padrões dinâmicos de disparos dessincronizados durante a execução de uma atividade física. No entanto, essas atividades fisiológicas podem coexistir com atividades altamente sincronizadas que levam a patologias neurológicas. Neste trabalho, utilizamos o modelo Hodgkin-Huxley para simular o potencial de um ou mais neurônios e assim estudar possíveis comportamentos dinâmicos sob o efeito do fluxo dos íons de potássio lento e cálcio. Em nossa primeira abordagem observamos que, em um neurônio, a condutância de potássio lento atua como um adaptador da frequência de disparos do potencial de ação da célula nervosa. Em contrapartida, nossos resultados apontam que as condutâncias de cálcio de alto limiar e cálcio de baixo limiar não produzem efeito na frequência de disparos. No entanto, ao analisar o coeficiente de variação, percebemos como certas combinações de valores de potássio lento e cálcio de alto e baixo limiar podem promover uma transição de comportamento dinâmico de disparos assíncronos para atividades sincronizadas de "bursts". Em seguida, abordamos o comportamento de uma rede neuronal composta por mil neurônios. Através do parâmetro de ordem de Kuramoto, estudamos como a intensidade de acoplamento é responsável por influenciar diretamente no comportamento dinâmico da rede neuronal, promovendo a transição de atividades assíncronas de disparos para comportamentos dinâmicos sincronizados de "bursts" para o mesmo valor de corrente externa. Em uma última análise, estudamos o papel do fluxo iônico de potássio lento no comportamento dinâmico da rede. Observamos que, a presença de potássio lento na rede, com a variação da intensidade de acoplamento, promove a ocorrência de regiões de biestabilidade na rede, ou seja, regiões onde atividades assíncronas de disparos coexistem com atividades sincronizadas de "burst". Os resultados obtidos neste trabalho ampliam o conhecimento sobre as complexas interações iônicas presentes em uma rede neuronal. Além de estabelecer uma conexão direta com a neurobiologia, sendo útil a medida que propõe possíveis intervenções experimentais que podem ser empiricamente testadas.