Comportamientos emergentes en la dinámica neuronal de C. elegans

Esta tesis investiga la relación entre la dinámica neuronal y las acciones emergentes en sistemas biológicos y robóticos. El enfoque principal esta inspirado en el sistema nervioso del nematodo Caenorhabditis elegans. Para esto utilizamos un robot controlado por una simulación numérica de la red neu...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Valencia Urbina, Carlos E.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2024
Materias:
Sistemas complejos
Inteligencia artificial
Neurociencias
Robots
Automatas
Nematodes
Nematodos
[Neuronal dynamics
Dinámica neuronal
Emergent actions
Acciones emergentes
Connectome
Conectoma
Neuronal criticality
Criticidad neuronal]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1256/2/1Valencia_Urbina.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description Esta tesis investiga la relación entre la dinámica neuronal y las acciones emergentes en sistemas biológicos y robóticos. El enfoque principal esta inspirado en el sistema nervioso del nematodo Caenorhabditis elegans. Para esto utilizamos un robot controlado por una simulación numérica de la red neuronal de este gusano. El robot interactúa con su entorno a través de sensores y neuronas motoras, lo que le permite realizar acciones emergentes, como evitar colisiones en entornos complejos. Los resultados de esta tesis muestran que la estructura subyacente de la red neuronal desempeña un papel fundamental en los comportamientos observados en seres vivos. En particular, se ha identificado una serie de características relevantes de la dinámica neuronal asociadas con las acciones emergentes del robot. Estas características se observan también en gusanos biológicos, lo que sugiere que son universales en sistemas nerviosos complejos. Además de explorar la dinámica neuronal y las acciones emergentes del robot, esta tesis también aborda la hipótesis de la existencia de criticidad neuronal en el nematodo C. elegans. Se valida esta hipótesis a través de dos enfoques interconectados: primero, el análisis de la firma de criticidad en datos experimentales; y segundo, el desarrollo de un modelo computacional basado en una red neuronal con dinámica de Greenberg–Hastings y conexiones que siguen el conectoma del C. elegans. En conclusión, esta tesis contribuye al entendimiento de la relación entre la estructura neuronal y el comportamiento emergente en sistemas biológicos y robóticos. Los hallazgos de esta investigación tienen importantes implicaciones para la comprensión de los sistemas nerviosos y su aplicación en la neurociencia computacional.
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