Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: Sinhrono delovanje nevronov je ključnega pomena za mnoge možganske procese in se preučuje tudi v povezavi z nevrološkimi boleznimi. Eden izmed pojavov, ki se v kontekstu sinhronizacije pogosto proučuje, je koherenčna resonanca. Za ta nelinearen pojav je značilno, da dodan šum privede do izboljšane urejenosti impulzov v nevronih. V magistrski nalogi preučujemo pojav koherenčne resonance v populaciji ekscitatornih in inhibitornih nevronov. Za opis dinamike posameznega nevrona uporabimo modificirano Fitz-Hugh Nagumo enačbo z dodatnimi sklopitvenimi členi. Formalno naš model kolektivne nevronske dinamike temelji na konceptu dvoplastne mreže, kjer eno plast predstavljajo inhibitorni nevroni, drugo ekscitatorni, povezave med plastema pa simulirajo heterologne interakcije med njimi. Pare nevronov med seboj povežemo z dvema vrstama mrež. Nevrone istega tipa povežemo znotraj plasti z neusmerjenimi povezavami po načelu modela naključne geometrične mreže, medtem ko nevrone različnih tipov povezujemo z usmerjenimi povezavami, in sicer po načelu prostorsko vpetega modela mreže, ki temelji na pripisanih pomembnostih vozlov. Urejenost simulirane nevronske aktivnosti merimo z avtokorelacijsko funkcijo in korelacijskim časom. S tem modelom raziščemo območja parametrov, pri katerih se v sistemu manifestira koherenčna resonanca in raziščemo, kako različne kombinacije parametrov vplivajo na njeno stabilnost in naravo. Osredinimo se na parametre mreže medplastnih povezav med inhibitornimi in ekscitatornimi nevroni, na deleža inhibitornih nevronov in ekscitatornih aksonov v medplastni mreži ter na vlogo jakosti povezav med ekscitatornimi in inhibitornimi nevroni. Izkaže se, da pri večini parametrov obstajajo mejne vrednosti, ki omejujejo stabilno območje s koherenčno resonanco. Pokažemo, da lahko koherenco sistema povečamo z večjim dušenjem ekscitatorne plasti. To lahko dosežemo z večjim deležem inhibitornih nevronov, večjim deležem inhibitornih aksonov med plastema ali z večjo jakostjo sklopitve inhibitornih aksonov. Prav tako ugotovimo, da za največjo regularnost kolektivnega odziva nevronske mreže obstaja optimalna konfiguracija mreže, ki preferira povezave med bližnjimi nevroni s pravo mero daljnosežnih povezav. Tipično so optimalni parametri mreže blizu mejnih vrednosti parametrov, pri katerih je sistem še stabilen.
Ključne besede: ekscitatorni nevroni, inhibitorni nevroni, dvoplastna mreža, topologija, koherenčna resonanca, karakteristični korelacijski čas
Objavljeno v DKUM: 22.07.2021; Ogledov: 929; Prenosov: 98
Celotno besedilo (4,21 MB)