Este projeto visa entender como cenas visuais ecologicamente realísticas são codificadas no cérebro através de experimentos e análises teóricas. O projeto envolverá a exposição de animais a cenas naturais reais enquanto os potenciais de ação neuronais são registrados, e posterior análise computacional desses dados usando métodos como Teoria da Informação para determinar o código neural subjacente.

1. Projeto:
Codificação neuronal de cenas visuais ecologicamente
realísticas
João Vicente Dornas
mestrando do Programa de Pós-Graduação em Neurociências
Laboratório de Neurodinâmica
Instituto de Ciências Biológicas

2. Projeto:
Codificação neuronal de cenas visuais ecologicamente
realísticas
João Vicente Dornas
mestrando do Programa de Pós-Graduação em Neurociências
Laboratório de Neurodinâmica
Instituto de Ciências Biológicas
O que a gente quer é entender como as informações provenientes da visão estão codificadas
no cérebro.

3. TEMA
A. CODIFICAÇÃO NEURAL
B. CENA VISUAL REALÍSTICA
PROJETO
A. EXPERIMENTO
B. ANÁLISE TEÓRICA
ROTEIRO

4. Imagem adaptada de: Quian Quiroga and Panzeri. Nature Reviews Neuroscience (2009) vol. 10 (3) pp. 173-185.
CODIFICAÇÃO NEURAL
Existe um código?
Que código é esse?

5. Como interpretar o comportamento
dos potenciais de ação ?
CODIFICAÇÃO NEURAL
Quais são os possíveis
códigos existentes?
• QUANTIDADE de ocorrência em uma população de neurônios
(ex.: 3 spikes/segundo)
• O TEMPO PRECISO em que eles ocorrem
(ex.: potenciais de ação como uma sequência binária)
010111001101001010101
• O padrão de INTERVALOS entre os potenciais de ação
• SINCRONISMO entre neurônios

6. CODIFICAÇÃO NEURAL
Hipótese: o tempo preciso dos potenciais
de ação possuem algum significado?
Experimento realizado em: Ruyter Van Steveninck, R. R., Lewen, G. D., Strong, S. P., Koberle, R., & Bialek, W. (1997). Science (New York, NY),
275(5307), 1805–1808.

7. CODIFICAÇÃO NEURAL
Hipótese: o tempo preciso dos potenciais
de ação possuem algum significado?
VELOCIDADE
CONSTANTE
VELOCIDADE
VARIÁVEL

8. TEMA
A. CODIFICAÇÃO NEURAL
B. CENA VISUAL REALÍSTICA
PROJETO
A. EXPERIMENTO
B. ANÁLISE TEÓRICA
ROTEIRO

9. CENA VISUAL Estímulos sintéticos artificiais
Direções, orientações, contrastes, frequências…..
Além da barra……

10. CENA VISUAL Estímulos cenas naturais (realísticas)
Cenas naturais estimulam as vias neurais visuais em toda sua complexidade

11. TEMA
A. CODIFICAÇÃO NEURAL
B. CENA VISUAL REALÍSTICA
PROJETO
A. EXPERIMENTO
B. ANÁLISE TEÓRICA
ROTEIRO

12. O PROJETO Etapa Experimental: animal

13. O PROJETO Etapa Experimental: aparatos

14. O PROJETO Etapa Experimental: aparatos

15. O PROJETO Etapa Experimental: aparatos

16. O PROJETO Etapa Experimental: aparatos

17. O PROJETO Etapa Experimental: estímulo realístico

18. O PROJETO Etapa Experimental: estímulo realístico

19. TEMA
A. CODIFICAÇÃO NEURAL
B. CENA VISUAL REALÍSTICA
PROJETO
A. EXPERIMENTO
B. ANÁLISE TEÓRICA
ROTEIRO

20. O PROJETO Etapa Teórica Computacional
Teoria da Informação
Metric Space Method (Victor & Purpura)
A
B
C

21. O PROJETO Etapa Teórica Computacional
Teoria da Informação
Direct Method (Bialek et al.)
I representa a quantidade de informação em bits que
o registro de potenciais de ação possui sobre o
estímulo.
REALÍSTICAREALÍSTICA

22. FIM!
Obrigado pela atenção!