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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.59.2020.tde-13082020-095609
Document
Auteur
Nom complet
Cecília Romaro
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Ribeirão Preto, 2020
Directeur
Jury
Silva Filho, Antonio Carlos Roque da (Président)
Costa, Ariadne de Andrade
Galves, Jefferson Antonio
Kinouchi Filho, Osame
Oliveira, Aline Duarte de
Valencio, Arthur Lopes da Silva
Titre en anglais
Studies in cortical network models
Mots-clés en anglais
Mean-field potential
Metastability behavior
Phase transition
Rescaling neuron network
Somatosensory cortex model
Resumé en anglais
This thesis consists of five chapter-articles, each proposing simple solutions to nontrivial questions and problems in computational neuroscience. The first chapter presents a reimplementation of the Potjans-Diesmann (PD) model of the local cortical microcircuitry, and a rescaling method for the number of neurons in the model that is capable of maintaining both the connection probabilities and the behavior of the network activity even when rescaled to 1 % of original size. The second chapter, based on mean field potential, formally explains the scaling method and presents a new method to correct and compensate for the activity of boundary neurons in networks with spatial extension without introducing toroidal connections and/or oscillations. The third chapter introduces spatial extension to the PD model, solves the boundary problem, and studies the spatial (topographic) resolution of the network activity as a consequence of the structural resolution. The fourth chapter, based on phase transition and meta-stability, innovatively studies the false steady state and activity lifetime in networks that do not receive forced external input to keep them active. The fifth chapter contains a characterization of the primary somatosensory cortex network of the rat in terms of a statistical survey of the parameters. It also presents a model of the somatosensory cortex using the stochastic Galves-Löcherbach (GL) neuron, which was constructed based on the somatotopic parameters raised. At the end of the chapter, a method for replacing deterministic leaky integrate-and-fire neurons by GL neurons in neural network models is presented.
Titre en portugais
Estudos em modelos de redes corticais
Mots-clés en portugais
Metaestabilidade
Modelagem do córtex somatossensorial
Potencial de campo médio
Redimensionamento de rede neuronal
Transição de fase
Resumé en portugais
Esta tese apresenta-se em cinco capítulos-artigos resolvendo de forma simples problemas e perguntas não triviais na neurosciencia computacional. O primeiro capítulo apresenta uma reimplementação do modelo de Potjans-Diesmann (PD) para a microcircuitaria cortical local e uma técnica de redimensionamento do número de neurônios do modelo capaz de manter as probabilidades de conexões e o comportamento da atividade da rede mesmo quando redimensionada para 1% do tamanho original. O segundo capítulo, baseado no potencial de campo médio, explica formalmente o método de redimensionamento e apresenta um novo método de corrigir e compensar a atividade dos neuronios da borda em redes com extensão espacial sem introduzir conexões toroidais e/ou oscilaçoes. O terceiro capítulo introduz extensão espacial ao modelo PD, soluciona o problema de borda e estuda a resolução espacial (topográfica) da atividade da rede como um reflexo da resolução estrutural. O quarto capítulo, baseado em transição de fase e metaestabilidade, inovadoramente estuda o falso estado estacionário e o tempo de duração da atividade em redes que não recebem entrada externa forçada capaz de mantê-las ativas. O quinto capítulo contém a caracterização da rede de neurônios do córtex somatossensorial primário do rato em termos do levantamento estatístico dos parâmetros. Em seguida, um modelo do córtex somatossensorial utilizando o neurônio estocástico de Galves-Löcherbach (GL) é construido com base nos parâmetros levantados. No fim do capítulo, apresenta-se um método para substituição de neurônios determinísticos do tipo integra-e-dispara com vazamento por neurônios GL em modelos de redes de neurônios.
 
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cecilia__resumo.pdf (186.86 Kbytes)
Date de Publication
2020-11-23
 
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