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Ver el documento (formato PDF)   Eguia, Manuel Camilo.  "Estadística y procesamiento de información en sistemas excitables con ruido"  (2002)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Este trabajo se centra en el estudio de los sistemas excitables bajo la acción del ruido. Aun los sistemas canónicos más simples presentan propiedades estadísticas no triviales que dan cuenta de la estructura topológica de su espacio de fases determinista. Algunos aspectos estructurales de estos sistemas se revelan en presencia de ruido y en proximidad de las bifurcaciones que los caracterizan. En particular las dos clases básicas de excitabilidad (tipo I y II) presentan huellas distintivas diferenciadas en los histogramas de tiempos entre pulsos cerca de sus respectivas bifurcaciones. En la primera parte de este trabajo se derivan expresiones analíticas y semianalíticas para los histogramas de tiempos entre pulsos excitables de dos sistemas clásicos: el péndulo con torque y el modelo de FitzHugh-Nagumo. Las aproximaciones abrevan de la teoría de escapes de un estado metaestable de Kramers y otros elementos de la teoría de procesos estocásticos. Se discute un posible impacto de los resultados en el estudio de la actividad espontánea estacionaria de neuronas. En la segunda parte de esta tesis abordamos algunos aspectos del acople de sistemas excitables. En particular mostramos cómo es posible realizar operaciones lógicas con sistemas excitables con ruido, sin sincronización externa. Para ello utilizamos las propiedades de saturación e integración temporal de un modelo simplificado de sinapsis qímicas rápidas. Finalmente aplicamos algunos elementos de teoría de la información a un modelo de neuronas que producen ráfagas con el propósito de poner en evidencia justamente algunas limitaciones de la aplicacion estándar de dicha teoría (concebida originalmente para elementos pasivos de trasducción) a los sistemas neuronales que son fuertemente no lineales y activos.

Abstract:
This thesis focuses on the behavior of excitable systems subjected to the action of external noise. Even the simplest systems display nontrivial statistical properties that account for the topological structure of its phase space. These features arise in the presence of noise and close to a characteristic bifurcation. For instance, the two basic types of excitability (class I and II) can be discriminated by means of the intespike histograms close to their respective bifurcations. In the first part of this work, we derive analytical and semianalytical expressions for the interspike histograms of two clasical models: the pendulum with friction and torque and the FitzHugh-Nagumo equations. The aproximations arise from Kramers’ escape theory and from the theory of stochastic processes. We discuss the potential impact of our results on the study of the spontaneous activity of neurons. In the second part of this thesis, we address the issue of coupling excitable systems. We show how to perform all the logical operations with excitable systems in a noisy environment and without external synchronization. In order to achieve this, we make use of the saturation and integration properties of a Simplified model of fast chemical synapse. Finally, we apply information theory to a bursting neuron model with the aim of revealing some limitations of a straightforward aplication of the information measures (originally concieved for pasive transducers) to a neural system, which is active and strongly nonlinear.

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Registro:
Título : Estadística y procesamiento de información en sistemas excitables con ruido     =    Statistical properties and information processing in noise-driven excitable systems
Autor : Eguia, Manuel Camilo
Director : Mindlin, Gabriel B.
Año : 2002
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Física (DF)
Grado obtenido : Doctor en Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_3479_Eguia
Idioma : Español
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