Por meio do programa Café com Física, ocorreu no dia 09 de abril, pelas 16h30, na Sala F-210 do Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP), a palestra Sincronização antecipada entre osciladores neurais, ministrada pelo docente Pedro Carelli, do Departamento de Física da Universidade Federal de Pernambuco (DF-UFPE).
A sincronização de fase entre osciladores não lineares é um tema de grande interesse para o estudo de sistemas neurais. Em 2000, foi proposto que dois osciladores acoplados unidirecionalmente (mestre-escravo), onde o sistema escravo também receberia um auto-feedback negativo atrasado temporalmente, poderiam sincronizar em um estado chamado Sincronização Antecipada (AS) (Voss 2000) – caso em que o sistema escravo antecipa o comportamento do sistema mestre.
Este resultado contra-intuitivo mostrou-se estável em diversos sistemas físicos, tanto em simulações computacionais de sistemas caóticos, como em experimentos. Apesar de Voss ter especulado sobre a possível utilidade de AS no cérebro, até recentemente não haviam quaisquer evidências de sua ocorrência.
Em sua palestra, o docente discutiu três trabalhos atuais, onde abordou a ocorrência de AS em microcircuitos neuronais, redes de larga escala e a interação entre AS e regras de plasticidade sináptica.
O primeiro desafio foi mostrar a possibilidade de ocorrência de AS implementada por um hardware neural, onde o feedback inibitório com delay é substituído por um loop envolvendo sinapses químicas e um interneurônio.
Além disto, foi estudado como um modelo de duas populações corticais conectadas, exibindo AS, pode explicar resultados experimentais de coerência, causalidade de Granger e diferença de fase em medidas da atividade elétrica de córtex de macacos, reportados como paradoxais na literatura.
Por fim, Carelli sublinhou a ocorrência de AS no cérebro, que é particularmente interessante sob a ótica da descoberta recente do fenômeno de Spike-Timing-Dependent-Plasticity, onde a diferença de tempo entre os disparos de dois neurônios conectados determina a potenciação ou depressão de sua conexão. Neste caso, a interação entre o estado de sincronização e regras de plasticidade podem determinar a conectividade entre redes de neurônios.
Pedro Carelli, professor adjunto da Universidade Federal de Pernambuco, possui graduação e doutorado em Física pela USP e tem especialidade na área de sistemas dinâmicos e fenômenos não lineares em redes neurais biológicas. Carelli também realizou seu pós-doutorado na Unité de Neurociences, Information ET Compléxité do Centre National de la Recherche Scientifque (UNIC-CNRS), França, onde trabalhou com experimentos in vivo, estudando fenômenos complexos no córtex visual primário de mamíferos.
Atualmente, trabalha em áreas de pesquisa envolvendo Física e Neurociência, atuando, principalmente, nas áreas de sistemas dinâmicos, redes neurais biológicas e híbridas, modelagem de neurônios, interação em tempo real entre computadores e redes neurais biológicas e sincronização de osciladores neurais.
Para obter mais informações sobre o programa Café com Física, clique AQUI
Assessoria de Comunicação
