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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.59.2005.tde-07112005-152337
Document
Author
Full name
Fábio Marques Simões de Souza
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2005
Supervisor
Committee
Silva Filho, Antonio Carlos Roque da (President)
Cairasco, Norberto Garcia
Malnic, Bettina
Santos, Wagner Ferreira dos
Varanda, Wamberto Antonio
Title in Portuguese
"Estudo da origem e do papel das oscilações elétricas em um modelo computacional do sistema olfativo de vertebrados".
Keywords in Portuguese
Neurociência Computacional
Oscilações Elétricas
Sistema Olfativo
Abstract in Portuguese
Esse trabalho consiste no estudo de alguns mecanismos responsáveis pela geração das oscilações elétricas observadas no sistema olfativo de vertebrados e das possíveis funções que essas oscilações possam ter no processamento da informação olfativa. Da-se especial atenção ao papel desempenhado pelo ritmo respiratório e pelas sinapses químicas e elétricas nesse processo. Para realizar essa investigação, foram utilizados modelos computacionais que reproduzem aspectos da anatomia e da fisiologia do epitélio olfativo, do bulbo olfativo e do córtex piriforme. Os modelos foram desenvolvidos e simulados no neurossimulador GENESIS, funcionando no sistema operacional LINUX. A análise dos resultados foi feita no programa MATLAB (Mathworks™). Inicialmente, a tese faz uma descrição do substrato neurobiológico que compõe as camadas iniciais do sistema olfativo, incluindo o epitélio, bulbo e córtex olfativo, e de como a informação olfativa é processada por cada camada, discutindo a importância do sentido olfativo e a relevância da neurociência computacional no estudo da origem e do papel das oscilações elétricas existentes nesse sistema (Capítulo 1). O capítulo 2 descreve os materiais e métodos utilizados para a construção dos modelos computacionais e para análise dos resultados. O capítulo 3 faz uma descrição detalhada do modelo computacional utilizado e dos experimentos realizados com o modelo. Finalmente, o capítulo 4 apresenta e discute os resultados das simulações realizadas e o capítulo 5 estende essa discussão, concluindo a tese. O capítulo 6 contém as referências bibliográficas utilizadas no trabalho. Os resultados do trabalho sugerem que as oscilações elétricas no sistema olfativo poderiam ser geradas em várias estruturas e níveis de organização, abrangendo os níveis moleculares, celulares e de sistemas neurais. E que as sinapses químicas e elétricas, assim como os ritmos respiratórios, podem ter um papel fundamental na geração dessas oscilações. Assim, o modelo construído propõe uma explicação plausível para a origem das oscilações elétricas no sistema olfativo de vertebrados e discute as possíveis funções que essas oscilações teriam no contexto do processamento da informação sensorial.
Title in English
"Studying the origin and role of the electric oscillations in a computational model of vertebrate olfactory system."
Keywords in English
Computational Neuroscience
Electric Oscillations
Olfactory System
Abstract in English
This work is a study of some mechanisms associated with the generation of electric oscillations in the vertebrate olfactory system. Special attention is given for the role of the respiratory rhythm, chemical synapses and electrical synapses in this process. The possible functions of the electric oscillations in olfactory information processing are explored. A computational model that reproduces aspects of the anatomy and physiology of the olfactory epithelium, bulb and piriform cortex was utilized to realize this investigation. The models were developed and simulated in the GENESIS neurosimulator, running under the LINUX operational system. The analysis of the results was made in the software MATLAB (Mathworks™). In the beginning, the thesis describe the neurobiological substracts of the initial layers of the olfactory system, including the olfactory epithelium, bulb and piriform cortex, and explore how the olfactory information is processed by each layer. The chapter 1 presents the importance of the olfactory sense and the use of computational neuroscience to study the role of the electric oscillations in this system. The chapter 2 explains the material and methods utilized to develop the computational model and to analyse the data generated by the model. The chapter 3 describes the used computational model and the experiments realized with the model. Finally, the chapter 4 presents and discusses the results of the simulations. The chapter 5 extends the discussion and concludes the thesis. The chapter 6 contains the bibliographic references. The results of the work suggest that electric oscillations in the olfactory system could be generated in several structures and organizational levels, including the molecular level, the cellular and neural systems level. In particular, the results shown that chemical and electric synapses, as well as the respiratory rhythm, may have a fundamental role in the generation of these oscillations. Indeed, the constructed model proposes a plausible explanation for the origin of the electrical oscillations in the vertebrate olfactory system and discusses the possible function of these oscillations in the context of sensorial information processing.
 
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Publishing Date
2005-12-07
 
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