Ressonância estocástica em redes neuronais

Abstract

Esta tese apresenta uma investigação sobre ressonância estocástica [1] em redes neuronais. Começa-se por explicar alguns conceitos básicos em neurociências e faz-se uma revisão do papel da ressonância estocástica no funcionamento do cérebro. Depois, o modelo [2] considerado neste estudo é discutido. Prossegue-se para o cálculo analítico da função resposta do sistema, quando este é submetido a um estímulo dependente do tempo. Por fim, são analisadas as soluções numéricas das equações antes obtidas, de modo a compreender a dinâmica neuronal do sistema em estudo na presença de diferentes estímulos. De entre os comportamentos encontrados distingue-se a sincronização entre oscilações neuronais e estímulos periódicos, a modulação de amplitude, ressonância estocástica dinâmica, e ainda uma ressonância estocástica semelhante à ressonância estocástica limiar.

ABSTRACT: This thesis presents an investigation of stochastic resonance [1] in neural networks. It begins with explaining some basic concepts in neuroscience and a review of the role of this phenomenon in brain functioning. Then the model [2] considered in this study is discussed. The thesis presents analytical calculations of the response function of the system when it is subjected to a time-dependent stimulus. Finally, the numerical solutions of the rate equations previously obtained are analysed to understand the dynamics of the neuronal system at the presence of time-dependent stimuli. Among the different behaviours which were found in this thesis, one can distinguish synchronization between neuronal oscillations and periodic stimuli, amplitude modulation, dynamical stochastic resonance, and a stochastic resonance similar to the threshold stochastic resonance.