DIVERSIDADE DE FASE NA DINÂMICA DE POPULAÇÕES NEURONAIS
ACOPLADAS UNIDIRECIONALMENTE
conectividade, dinâmica, neurociência
O estudo da dinâmica de populações neuronais acopladas tem-se mostrado fundamen-
tal para entender a comunicação entre diferentes regiões cerebrais. Embora a sincronização
de fase seja um fenômeno bastante estudado em redes neuronais, ainda permanece incerta a
extensão dos efeitos da heterogeneidade neuronal na dinâmica do sistema. Apesar de que, em
princípio, a variabilidade neuronal poderia comprometer a sincronização entre regiões cerebrais,
áreas corticais frequentemente exibem sincronização robusta. Deste modo, compreender como
diferentes perfis de variabilidade neuronal impactam o fluxo de informação entre populações
é essencial para elucidar mecanismos de comunicação entre áreas cerebrais distantes. Neste
trabalho, investigamos como a conectividade sináptica, a corrente externa e a heterogeneidade
neuronal influenciam regimes de sincronização em circuitos neuronais biologicamente plau-
síveis. Utilizamos arquiteturas do tipo Transmissor-Receptor (Sender-Receiver), inicialmente
com pares de neurônios e posteriormente com duas populações neuronais. Analisamos fenôme-
nos como sincronização atrasada (DS), antecipada (AS), sincronização a tempo zero (zero-lag,
ZL) e biestabilidade de fase (BI) . Nossos resultados entre pares neuronais indicam que a au-
tapse inibitória atua como moduladora, mas não como condição necessária para a existência de
AS. Mostramos que este regime também pode emergir com variações de condutância excitatória
e corrente externa. Nos modelos de populações neuronais, mostramos que a heterogeneidade
entre neurônios excitatórios (dos tipos regular spiking (RS), intrinsically bursting (IB) e chat-
tering (CH)) e inibitórios (dos tipos fast spiking (FS) e low-threshold spiking (LTS)), que pode
ser modulada por parâmetros de controle do modelo de Izhikevich, altera significativamente a
dinâmica coletiva das populações. Observamos que, dependendo das proporções dos diferen-
tes tipos de neurônios, o sistema pode exibir transições DS-AS via BI e via ZL. Assim, esses
resultados sugerem que a heterogeneidade neuronal atua como um parâmetro de controle local,
capaz de regular transições de sincronização e gerar múltiplos regimes dinâmicos, ampliando a
robustez e a adaptabilidade da comunicação funcional entre áreas corticais.