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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.45.2013.tde-09012014-000601
Document
Author
Full name
Azrielex Andres Arias Rodriguez
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2013
Supervisor
Committee
Galves, Jefferson Antonio (President)
García, Jesús Enrique
Helene, André Frazão
Title in Portuguese
Modelagem estocástica de sequências de disparos de um conjunto de neurônios
Keywords in Portuguese
algoritmo contexto
árvore de contextos
atividade neuronal
cadeias estocásticas de memória de alcance variável
critério do mínimo maximizador
Modelagem estocástica
neurociência
Abstract in Portuguese
O presente trabalho constitui um primeiro esforço por modelar disparos de neurônios usando cadeias estocásticas de memória de alcance variável. Esses modelos foram introduzidos por Rissanen (1983). A ideia principal deste tipo de modelos consiste em que a definição probabilística de cada símbolo depende somente de uma porção finita do passado e o comprimento dela é função do passado mesmo, tal porção foi chamada de "contexto" e o conjunto de contextos pode ser representado através de uma árvore. No passado vários métodos de estimação foram propostos, nos quais é necessário especificar algumas constantes, de forma que Galves et al.(2012) apresentaram o "critério do menor maximizador" (SMC), sendo este um algoritmo consistente que independe de qualquer constante. De outro lado na área da neurociência vem tomando força a ideia de que o processamento de informação do cérebro é feito de forma probabilística, por esta razão foram usados os dados coletados por Sidarta Ribeiro e sua equipe, correspondentes à atividade neuronal em ratos, para estimar as árvores de contextos que caracterizam os disparos de quatro neurônios do hipocampo e identificar possíveis associações entre eles, também foram feitas comparações de acordo com o estado comportamental do rato (Vigília / Sono), em todos os casos foi usado o algoritmo SMC para a estimação das árvores de contexto. Por último, é aberta uma discussão sobre o tamanho de amostra necessário para a implementação deste tipo de análise.
Title in English
Stochastic modeling of spike trains of a set of neurons
Keywords in English
context algorithm
context tree
neuronal activity.
neuroscience
smallest maximizer criterion
stochastic modeling
Variable length Markov chains
Abstract in English
This work describes an initial effort to model spike trains of neurons using Variable Length Markov Chains (VLMC). These models were introduced by Rissanen(1983). The principal idea of this kind of models is thaht the probabilistic definition of each symbol only depends on a finite part of the past and the length of this relevant portion is a function of the past itself. This portion were called "context" and the set of contexts can be represented as a rooted labeled tree. In the past, several methods of estimation were proposed, where is necessary to fix any constants, for this reason Galves et al.(2012) introduced the "smallest maximizer criterion" (SMC), which is a consistent and constant free model selection procedure. By the other side, in the neuroscience area has gained strength the idea that the information processing in the brain is done in a probabilistic way, for this reason were used the data collected by Sidarta Ribeiro and his team, related to the neuronal activity in rats, to estimate the context trees that describing the spike trains of four neurons of hipocampus region and to identify associations between them, comparisions were also made according to the behavioural state of the rat (Wake / Sleep), in all cases the algorithm were used the SMC algortithm to estimate the context trees. Finally, is opened a discussion on the sample size required for the implementation of this kind of analysis.
 
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Publishing Date
2014-01-17
 
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