Conectividade e Dinâmica Cerebral

Descrição

O cérebro é um dos melhores exemplos de um sistema complexo fora do equilíbrio a ser estudado pela ciência. Utilizando ferramentas de dinâmica nãolinear, análise estatística e redes complexas, diversos avanços no entendimento da dinâmica e da conectividade cerebral têm sido obtidos nos últimos anos. As aplicações desse conhecimento abrangem desde melhores diagnósticos de doenças neurodegenerativas e distúrbios neurológicos até avanços tecnológicos como a interface cérebro-máquina para controle biomecânico. Um dos fenômenos mais observados na atividade elétrica de grupos de neurônios durante processos cognitivos é a oscilação em bandas de frequência específicas e a sincronização da atividade oscilatória de regiões corticais e sub-corticais. O objetivo principal deste projeto é entender a relação entre a conectividade anatômica e a conectividade funcional (dada pelos padrões de coerência e causalidade) da rede neuronal durante diferentes tarefas cognitivas e estados corticais. Ou seja, pretende-se estudar os fenômenos emergentes da atividade elétrica dos neurônios, e a rede complexa gerada pelo fluxo de informação durante tarefas relacionadas à leitura, matemática, memória, bem como durante vígilia e sono. Com este fim, utilizando medidas de correlação, causalidade, entropia e complexidade, serão analisados dados experimentais obtidos através do método de magnetoencefalograma (MEG) e eletroencefalograma (EEG), eletroencefalografia intracraniana (iEEG ou ECoG) e potencial de campo local (LFP). Além disso, serão desenvolvidos modelos biologicamente realistas de circuitos de neurônios em nível celular, cortical e em larga escala nos quais a conectividade estrutural é bem definida para investigarmos os diferentes tipos de conectividade funcional gerados. Espera-se compreender melhor as propriedades da conectividade e da dinâmica neuronal durante diferentes estados cognitivos.