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Plasticidad sinaptica (Hebb, LTP/LTD, STDP)

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La plasticidad sinaptica describe como el peso efectivo w de una sinapsis (proporcional a g_syn_max en E04) cambia en funcion de la actividad correlacionada entre la neurona presinaptica y la postsinaptica. La regla de Hebb clasica postula que la sinapsis se fortalece cuando ambas neuronas estan activas simultaneamente; variantes como la regla de Oja anaden un termino de normalizacion que evita el crecimiento sin limite. El modelo BCM introduce un umbral deslizante que depende de la actividad postsinaptica promedio, permitiendo que la misma correlacion produzca potenciacion o depresion segun el historial reciente de la neurona. La plasticidad dependiente del tiempo relativo de disparos (STDP) captura la asimetria causal observada experimentalmente: un disparo presinaptico que precede al postsinaptico tiende a potenciar la sinapsis, mientras que el orden inverso tiende a deprimirla. En terminos biofisicos, estos cambios estan mediados en gran medida por la concentracion intracelular de Ca2+ postsinaptico, que actua como senal comun para desencadenar cascadas de LTP o LTD segun su magnitud y dinamica temporal.

>Modelo

ID:('ky', 1527)


Hebb

Storyboard



$\frac{dw}{dt}=\eta r_{pre}r_{post}$

$r_{post}$
Actividad postsináptica
$1$
$r_{pre}$
Actividad presináptica
$1$
$w$
Peso sináptico
$1$
$eta$
Tasa de plasticidad
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13545)


Oja

Storyboard



$\frac{dw}{dt}=\eta r_{post}(r_{pre}-r_{post}w)$

$r_{post}$
Actividad postsináptica
$1$
$r_{pre}$
Actividad presináptica
$1$
$w$
Peso sináptico
$1$
$eta$
Tasa de plasticidad
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13546)


STDP

Storyboard



$\Delta w=A_+e^{-\Delta t/\tau_+}H(\Delta t)-A_-e^{\Delta t/\tau_-}H(-\Delta t)$

$A_+$
Amplitudes STDP +
$1$
$A_-$
Amplitudes STDP -
$1$
$Delta t$
Diferencia temporal spike post-pre
$s$
$ au_+$
Tiempos STDP +
$s$
$ au_-$
Tiempos STDP -
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13547)


BCM

Storyboard



$\frac{dw}{dt}=\eta r_{pre}r_{post}(r_{post}-\theta_M)$

$r_{post}$
Actividad postsináptica
$1$
$r_{pre}$
Actividad presináptica
$1$
$w$
Peso sináptico
$1$
$\theta_M$
Umbral deslizante BCM
$1$
$eta$
Tasa de plasticidad
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13548)


Umbral BCM

Storyboard



$\frac{d\theta_M}{dt}=(r_{post}^2-\theta_M)/\tau_\theta$

$r_{post}$
Actividad postsináptica
$1$
$\theta_M$
Umbral deslizante BCM
$1$
$t$
Tiempo
$s$
$ au_ heta$
Tiempo de adaptación BCM
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13549)


Saturación

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$w=\min(\max(w,w_{min}),w_{max})$

$w_{max}$
Límites del peso max
$1$
$w_{min}$
Límites del peso min
$1$
$w$
Peso sináptico
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13550)


Ca²? LTP/LTD

Storyboard



$\frac{dw}{dt}=\eta[f_{LTP}(Ca_i)-f_{LTD}(Ca_i)]$

$f_{LTD}$
Activación LTD
$1$
$f_{LTP}$
Activación LTP
$1$
$Ca_i$
Calcio postsináptico
$1$
$w$
Peso sináptico
$1$
$eta$
Tasa de plasticidad
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13551)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$f_{LTD}$
f_LTD
Activación LTD
1
$f_{LTP}$
f_LTP
Activación LTP
1
$r_{post}$
r_post
Actividad postsináptica
1
$r_{pre}$
r_pre
Actividad presináptica
1
$A_+$
A_plus
Amplitudes STDP +
1
$A_-$
A_minus
Amplitudes STDP -
1
$Ca_i$
Ca_i
Calcio postsináptico
1
$w_{max}$
w_max
Límites del peso max
1
$w_{min}$
w_min
Límites del peso min
1
$w$
w
Peso sináptico
1
$\theta_M$
theta_M
Umbral deslizante BCM
1
$eta$
eta
Tasa de plasticidad
1/s
$Delta t$
Deltat
Diferencia temporal spike post-pre
s
$t$
t
Tiempo
s
$ au_ heta$
tau_theta
Tiempo de adaptación BCM
s
$ au_+$
tau_plus
Tiempos STDP +
s
$ au_-$
tau_minus
Tiempos STDP -
s

ID:(0, 1527)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile