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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.59.2006.tde-31012007-113334
Documento
Autor
Nome completo
Rodrigo Freire Oliveira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2006
Orientador
Banca examinadora
Silva Filho, Antonio Carlos Roque da (Presidente)
Costa, Luciano da Fontoura
Fukusima, Sergio Sheiji
Pinto, Reynaldo Daniel
Tinós, Renato
Título em português
Modelação de fenômenos de plasticidade rápida no sistema visual de mamíferos
Palavras-chave em português
Modelação comportamental
Plasticidade
Redes Neurais
Simulação computacional
Sistemas
Resumo em português
Neurônios do córtex visual primário (V1) são seletivos à orientação, direção e freqüência espacial de estímulos apresentados em seus campos receptivos. Os últimos 40 anos acumularam uma quantidade considerável de teorias e dados sobre o processamento cortical de seletividade. Apesar disso, um consenso sobre os mecanismos que geram preferência a orientação, uma das características mais marcantes do processamento visual inicial, ainda está longe de ser atingido. Este cenário torna-se ainda mais interessante quando se considera evidências recentes de plasticidade operando em diferentes escalas temporais em estágios iniciais como V1, que resultam em uma organização dinâmica da seletividade à orientação que se pensava rígida e inflexível no córtex adulto até então. Neste trabalho, descreve-se a construção de um modelo neuronal do córtex visual de primatas composto de 6 camadas corticais representando o canal M de processamento visual. As características fisiológicas e neuroanatômicas do modelo foram derivadas a partir de dados experimentais do sistema visual de primatas. Na primeira parte deste trabalho, o perfil de seletividade à orientação do modelo é apresentado e comparado com resultados experimentais. Os neurônios modelados apresentaram diversidade em seus padrões de seletividade a orientação consistente com dados experimentais (medidos com ISO, VC, MBA). Esta diversidade reflete a heterogeneidade de classes eletrofisiológicas presente no modelo e os diferentes padrões de circuitaria laminar. Na segunda parte examina-se o papel de plasticidade de curto termo na circuitaria intracortical na alteração dinâmica dos perfis de seletividade orientação. Depressão e deslocamento da resposta na vizinhança da orientação preferida foram observados mas não aumento em pontos distantes. Os neurônios simulados apresentaram alguma diversidade nos perfis de plasticidade de curto prazo restrita a camadas com com alta densidade de células com disparo em rajada.
Título em inglês
Modeling Fast Plasticity Phenomena in the Mammalian Primary Visual Cortex
Palavras-chave em inglês
Computational model
Orientation selectivity
Primate visual system
Short-term plasticity
Visual pattern adaptation.
Resumo em inglês
V1 neurons are selective for the orientation, direction and spatial frequency of stimuli presented at their receptive fields. The last 40 years have witnessed the accumulation of a considerable amount of theory and data about the cortical processing of feature selectivity. Yet the mechanisms that underly orientation preference, one of the most conspicuous features of early visual cortical processing, remain far from reaching a consensus. This landscape gets even richer with the recent recognition of different time scales of plasticity operating as early as V1 resulting in a dynamic organization of orientation selectivity previously thought to be rigid and unmodifiable in the adult cortex. In this work we present a spiking neuron model of the primate primary visual cortex composed of 6 cortical layers, representing the M channel of visual processing. The physiological and architectural properties of the model were derived from experimental data for the primate visual pathway. In the first part we present the orientation selectivity profile of the model and discuss its relationship to experimental reports. Neurons have shown a diversity of orientation selectivity dependent responses consistent with data (measured with OSI, CV, HWB). This diversity is thought to reflect the electrophysiological heterogeneity of model cortical cells and the different patterns of laminar circuitry. In the second part of this study we examine the role of shortterm plasticity of the intracortical circuitry in the dynamic modification of orientation selectivity profiles. Depression and shift around preferred orientation but not enhancement at the far flank of the tuning curves are observed. Simulated neurons have also shown some diversity in short-term plasticity restricted to layers with high density of bursting cells.
 
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Data de Publicação
2007-02-26
 
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