Plasticidade sináptica e homeostase intrínseca em uma rede neural in silico : propriedades globais e de resposta a estímulos

Abstract

Recentemente observou-se experimentalmente, Johnson et al. (2010), que fatias organotípicas corticais de rato são capazes de completar padrões espaço-temporais, após serem treinadas. Embora se especule que mecanismos de plasticidade sináptica e homeostática estejam por trás do fenômeno, ainda não existe nenhuma explicação detalhada sobre o assunto. Com o intuito de propor uma explicação clara e consistente para os mecanismos que permeiam a resposta da rede aos estímulos como um todo, nos propomos a estudar este fenômeno por meio de uma rede de neurônios de integração-e-disparo dotada de mecanismos de homeostase intrínseca e de plasticidade sináptica dependente de disparos. O sistema construído foi explorado, de modo a determinar em que condições a rede poderia comportar-se como o sistema real, e treinado de forma similar `a realizada experimentalmente por Johnson et al. (2010).

Recently it has been observed experimentally, Johnson et al. (2010), that organotypic cortical slices of rat are capable of completing spatio-temporal patterns after training. Although it is speculated that synaptic and homeostatic plasticity may have an important role in this phenomenon, there is still no detailed explanation about this subject. In order to propose a clear and consistent explanation for the mechanisms that underlie the network response to stimuli as a whole, we propose to study this phenomenon through a network of integrate-and-fire neurons endowed with intrinsic homeostasis and spike-timing dependent plasticity mechanisms. The constructed system was explored, aiming to determine in which conditions the network could behave as the real system, and trained in a way similar as the experimental one done by Johnson et al. (2010).