Escoltar

Sincronització anticipada al cervell

El treball és fruit de la recerca doctoral de Fernanda Matias desenvolupada a l’IFISC (CSIC-UIB) i a la Universitat de Pernambuco (Brasil) 

Descobrir quins mecanismes ens permeten modelar i predir fets és un dels grans interrogants de la neurociència. Exposar els mecanismes que permeten que passin coses complexes d’una manera coordinada al cervell ha produït alguns dels descobriments més espectaculars en aquest camp. I, precisament, les activitats sincronitzades al cervell són l’objecte de la tesi «Anticipated synchronization in neuronal circuits», centrada a entendre la capacitat del cervell per predir o anticipar el que passarà.

La tesi, presentada per Fernanda Seligardi Matias, estudia les relacions entre estructures i dinàmiques en diferents models biofísics de neurones a les regions cerebrals. L’estudi elabora una anàlisi detallada de la sincronització anticipada (AS) en models de xarxes neuronals biològicament plausibles a diferents escales, i no es limita a elaborar un model teòric sinó que es contrasten els resultats amb dades experimentals. En concret, s’han fet proves en cervells de primats, de manera que es conclou que la falta de correspondència entre la influència direccional en la interacció i la diferència de fase mesurada experimentalment entre àrees corticals en primats pot constituir la primera verificació de l’AS al cervell.

La tesi doctoral de Fernanda Seligardi Matias s’ha defensat a la Universitat de Pernambuco amb la codirecció de Mauro Copelli (Universitat Federal de Pernambuco) i Claudio Mirasso, de l’Institut de Física Interdisciplinària i Sistemes Complexos (IFISC), organisme mixt del CSIC i la UIB.

La sincronització anticipada és una forma de sincronització que ocorre quan una influència unidireccional és transmesa des d’un generador a un receptor, però l’acció del receptor precedeix el generador en el temps. Aquest règim de sincronització, poc intuïtiva, pot ser una solució estable de dos sistemes dinàmics acoblats en una configuració mestre-esclau, quan l’esclau rep una retroalimentació negativa. En aquesta tesi es demostra que un sistema neuronal mestre-esclau també pot exhibir sincronització anticipada quan aquest retard negatiu és substituït per un bucle inhibitori dinàmic mitjançant una sinapsi (unió) inhibitòria. Aquest reemplaçament obre noves avingudes a l’estudi de l’AS en els sistemes neuronals.

La tesi adopta una perspectiva innovadora, atès que investiga l’existència de l’AS fent servir models biològicament plausibles amb la idea de ser capaços de proposar muntatges experimentals en els quals sigui possible verificar aquesta sincronització. En aquest sentit, les proves realitzades en cervells de primats han demostrat l’existència d’anticipació en la resposta durant tasques cognitives. El model que proposa la tesi de Matias suggereix que l’escorça cerebral dels primats pot operar en el règim AS dinàmic com a part de la funció neurocognitiva normal. S’espera que l’existència d’aquesta sincronització, observada entre regions corticals als primats, es pugui estendre a la investigació de AS en humans.

Fitxa de la tesi doctoral

  • Títol: Anticipated synchronization in neuronal circuits
  • Autor: Fernanda Selingardi Matias
  • Programa de doctorat: Física
  • Departament: Física
  • Directors: Claudio R. Mirasso Santos i Mauro Copelli 

Documents relacionats

Data de publicació: 14/04/2014