Análise da faixa dinâmica em redes neuronais através de autômatos celulares

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Gabrick, Enrique Chipicoski
• Orientador(a): Batista, Antonio Marcos
• Banca de defesa: Costa, Diogo Ricardo da , Francisco, Matheus Hansen
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual de Ponta Grossa
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciências
• Departamento: Departamento de Física
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Autômato Celular; Rede Neuronal; Sinapses inibitórias; Faixa dinâmica; Cellular Automata; Neural networks; Inhibitory synapses; Dynamic range
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3497

Neste trabalho investigamos a dinâmica de redes neuronais por meio da modelagem via Autômatos Celulares. Consideramos um modelo contendo somente conexões excitáveis e outro com conexões excitatórias e inibitórias. No primeiro modelo consideramos sinapses elétricas, químicas excitatórias, com e sem atraso, e induzidas por perturbação externa. Resultados provenientes desse modelo mostram que as sinapses químicas com baixo tempo de atraso contribuem para uma atividade autossustentável de disparos da rede. Um alto tempo de atraso, ou alto valor para a taxa média de perturbação externa, implica a suplantação das atividades químicas pelas induzidas eletricamente e por perturbação externa, fazendo com que os disparos se tornem irregulares. Em um segundo momento, consideramos um modelo com sinapses químicas excitatórias e inibitórias. Considerando uma aproximação de campo médio, foi obtido uma expressão analítica para a densidade média de disparos mostrando a existência de um ponto crítico dependente do grau médio de sinapses excitatórias e inibitórias. Valores acima e abaixo do ponto crítico do grau médio das inibitórias fazem com que a rede transite de uma atividade cessante (regime subcrítico) para uma atividade autossustentável (regime supracrítico). No regime crítico a atividade pode ou não ser cessante. Além disso, determinamos uma expressão para estudar o comportamento da faixa dinâmica frente as sinapses inibitórias. Nossos resultados, provenientes da simulação e também da aproximação de campo médio, mostram que existe uma amplificação da faixa dinâmica no ponto crítico da rede.