Criticalidad en modelos de actividad neuronal: efectos del tamaño y topología de la red

BILLONI, ORLANDO V.; MAHDI ZAREPOUR; DANTE CHIALVO; JUAN I. PEROTTI; SERGIO A. CANNAS

Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.

Congreso; 103 Reunión de la Asociación de Física Argentina; 2018

Entender la relación entre la estructura del cerebro y la función es una de las preguntas básicas de la neurociencia. Una técnica fundamental en este sentido es la llamada fMRI (Imagen por resonancia magnética funcional). En 2013 Haimovici y colaboradores [1] compararon datos de fMRI con los obtenidos mediante la dinámica de un modelo neuronal sencillo [2], implementado en una red anatómica de aproximadamente 1000 nodos. Ellos mostraron que para un valor crítico del umbral de activación de las neuronas la distribución instantánea de clusters de neuronas activadas simultáneamente muestra propiedades aparentemente críticas,semejantes a las observadas en el problema de percolación de sitio. Sin embargo el tamaño pequeño de la red utilizada no permite asegurar que se trate auténticamente de un fenómeno crítico. En este trabajo analizamos el fenómeno arriba descripto para redes de diferentes tamañosdel sistema, a fin de estudiar si las propiedades de escala con el tamaño se condicen con loesperado en un fenómeno crítico. En particular, analizamos como depende esta caracterización de la topología de la red.[1] Brain Organization into Resting State Networks Emerges at Criticality on a Model of the Human Connectome, A. Haimovici, E. Tagliazucchi, P. Balenzuela and D.R. Chialvo, PRL(2013).[2] M. Greenberg and S. P. Hastings, SIAM J. Appl. Math. 34, 515 (1978).