Proposta e avaliação de um modelo computacional de gerador central de padrões

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: BORGES, Marco Aurélio de Faria
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Goiás; Engenharia; BR; UFG; Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação
• Palavras-chave em Português: CPG; half-center; locomoção, ritmo coordenado; simulação computacional; rede neuronal; locomotion; coordinated rhythm; computational simulation; physiological neural network; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
• Link de acesso: http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tde/969

O conceito de Gerador Central de Padrões (do inglês Central Pattern Generator-CPG) pode ser descrito como redes neuronais capazes de produzir atividade locomotora rítmica coordenada, independente de qualquer ritmo externo ou estímulos sensoriais. Como esses conjuntos de neurônios são autônomos e estão situados na medula espinhal, observa-se experimentalmente que animais descerebrados exibem uma atividade locomotora robotizada, assim chamada por que não tem direção definida e, também, não reagem a obstáculos. Estudos demonstram que é possível ativar essas redes especializadas por fármacos ou estímulos elétricos, dependendo da área de acesso, como: tronco encefálico, medula ou algumas áreas do cérebro. Para esse trabalho foram levantados vários modelos propostos na literatura, na maioria, modelos conceituais. Dentre os quais, foi identificado o modelo computacional de Rybak (2006) e então escolhido para ser reproduzido e avaliado com relação à sua robustez. O modelo em questão consiste em um CPG baseado em dados experimentais obtidos em gatos e possui dois níveis de neurônios baseados no modelo half-center em sua estrutura, o Gerador Rítmico-GR e Formador de Padrão-FP. Esses grupos controlam a atividade dos Motoneurônios flexores e extensores de uma articulação. Para implementação foram necessários uma simplificação no modelo original e nova parametrização das variáveis. O modelo implementado permite simular atividade locomotora produzida pelo CPG ao estimular a Região Locomotora Mesencefálica. Foram aplicados dois protocolos de variação das condutâncias no GR no intuito de avaliar sua robustez. Os resultados indicam que o modelo computacional de CPG criado opera dentro de valores fisiológicos sob variações de até . Esse modelo apresenta uma adaptação nos primeiros e a corrente é a corrente que desempenha o papel principal na ocorrência dos surtos.A condutância tem uma relação direta com o período dos surtos e em consequência ao seu aumento ocorre uma diminuição na frequência dos surtos. A condutância de tem uma relação inversa com o período dos surtos e em consequência ao seu aumento, ocorre uma diminuição no período e aumento na frequência dos surtos. A condutância tem uma relação direta com o período dos surtos antes de e inversa após do valor de referência. O comportamento padrão extensor/ flexor dominante não depende apenas do peso sináptico da RLM, mas sim, do resultado de todos os valores de condutância que compõem o neurônio GR.