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Dinamica de redes (modelos de tasa de disparo)

Storyboard

A escala de poblaciones neuronales, resulta util describir la actividad no en terminos de disparos individuales sino de tasas de disparo promedio de poblaciones excitatorias e inhibitorias. El modelo de Wilson-Cowan describe la evolucion temporal de la tasa de una poblacion como una relajacion hacia un valor determinado por una funcion de ganancia sigmoidea aplicada a la entrada neta recibida (conexiones recurrentes intra e inter-poblacionales mas entrada externa). Generalizando a n poblaciones o unidades acopladas mediante una matriz de conectividad W, el sistema completo puede analizarse por sus puntos fijos y por la estabilidad lineal de estos mediante el jacobiano del sistema, lo que permite predecir transiciones entre regimenes de baja actividad, actividad sostenida u oscilaciones (enlazando con E09). Una extension de campo medio continuo reemplaza la matriz discreta por un nucleo de conectividad espacial, util para modelar mapas corticales.

>Modelo

ID:('ky', 1528)


Población excitatoria

Storyboard



$\tau_E\frac{dr_E}{dt}=-r_E+F_E(w_{EE}r_E-w_{EI}r_I+I_E)$

$I_E$
Entrada externa E
$1$
$w_{EE}$
Peso sináptico EE
$1$
$w_{EI}$
Peso sináptico EI
$1$
$r_E$
Tasa excitatoria media
$1$
$r_I$
Tasa inhibitoria media
$1$
$t$
Tiempo
$s$
$ au_E$
Tiempo excitatorio
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13552)


Población inhibitoria

Storyboard



$\tau_I\frac{dr_I}{dt}=-r_I+F_I(w_{IE}r_E-w_{II}r_I+I_I)$

$I_I$
Entrada externa I
$1$
$w_{IE}$
Peso sináptico IE
$1$
$w_{II}$
Peso sináptico II
$1$
$r_E$
Tasa excitatoria media
$1$
$r_I$
Tasa inhibitoria media
$1$
$t$
Tiempo
$s$
$ au_I$
Tiempo inhibitorio
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13553)


Sigmoidea

Storyboard



$F(x)=\frac{1}{1+e^{-a(x-x_0)}}$

$F$
Función de ganancia
$1$
$a$
Pendiente sigmoidea
$1$
$x_0$
Umbral sigmoideo
$1$
$x$
Coordenada cortical x
$m$



>Modelo

ID:('gm', 13554)


Red general

Storyboard



$\tau\frac{d\mathbf r}{dt}=-\mathbf r+F(W\mathbf r+\mathbf I_{ext})$

$F$
Función de ganancia
$1$
$W$
Matriz de conectividad
$1$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13555)


Punto fijo

Storyboard



$0=-\mathbf r_{ss}+F(W\mathbf r_{ss}+\mathbf I_{ext})$

$F$
Función de ganancia
$1$
$W$
Matriz de conectividad
$1$
$mathbf r_{ss}$
Punto fijo
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13556)


Jacobiano

Storyboard



$J=-I/\tau+(1/\tau)\mathrm{diag}(F')W$

$F$
Función de ganancia
$1$
$W$
Matriz de conectividad
$1$
$J$
Jacobiano
$1/s$
$x$
Coordenada cortical x
$m$



>Modelo

ID:('gm', 13557)


Campo medio

Storyboard



$\tau\frac{\partial r}{\partial t}=-r+F(\int_{-L}^{L}J(x,x')r(x',t)dx'+I_{ext}(x))$

$F$
Función de ganancia
$1$
$J$
Jacobiano
$1/s$
$x$
Coordenada cortical x
$m$
$x'$
Coordenada cortical x'
$m$
$L$
Semilargo cortical
$m$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13558)


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
$I_E$
I_E
Entrada externa E
1
$I_I$
I_I
Entrada externa I
1
$F$
F
Función de ganancia
1
$W$
W
Matriz de conectividad
1
$a$
a
Pendiente sigmoidea
1
$w_{EE}$
w_EE
Peso sináptico EE
1
$w_{EI}$
w_EI
Peso sináptico EI
1
$w_{IE}$
w_IE
Peso sináptico IE
1
$w_{II}$
w_II
Peso sináptico II
1
$mathbf r_{ss}$
r_ss
Punto fijo
1
$r_E$
rE
Tasa excitatoria media
1
$r_I$
rI
Tasa inhibitoria media
1
$x_0$
x0
Umbral sigmoideo
1
$J$
J
Jacobiano
1/s
$x$
x
Coordenada cortical x
m
$x'$
xp
Coordenada cortical x'
m
$L$
L
Semilargo cortical
m
$t$
t
Tiempo
s
$ au_E$
tau_E
Tiempo excitatorio
s
$ au_I$
tau_I
Tiempo inhibitorio
s

ID:(0, 1528)


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