Aplicações da teoria da informação à neurociência

Abstract

Resumo Neurônios respondem a estímulos externos emitindo sequências de potenciais de ação (trens de disparos). Desse modo, pode-se dizer que o trem de disparos é a resposta neuronal a um estímulo de entrada. Potenciais de ação são fenômenos do tipo “tudo ou nada”, isto é, um trem de disparos pode ser representado por uma sequência de zeros e uns. No contexto da teoria da informação, pode-se então questionar: quanta informação acerca do estímulo externo o trem de disparos carrega? Ou ainda, quais aspectos do estímulo são codificados pela resposta neuronal? Neste artigo, faz-se uma introdução à teoria da informação em que são apresentados aspectos históricos, conceitos fundamentais da teoria e aplicações à neurociência. A conexão com a neurociência é feita com o uso de demonstrações e discussões de diferentes métodos da teoria da informação. Exemplos são fornecidos com o uso de simulações computacionais de dois modelos de neurônios, o neurônio Poisson e o neurônio integra-e-dispara, e um modelo de rede de autômatos celulares. No ultimo caso, demonstra-se como se pode utilizar medidas da teoria da informação para reconstruir a matriz de conectividade de uma rede. Todos os códigos utilizados para estas simulações foram disponibilizados publicamente na plataforma GitHub, acessíveis pelo url: github.com/ViniciusLima94/ticodigoneural.

Cadeias estocásticas de memória ilimitada com aplicação na neurociência

“…As medidas baseadas em entropia começam a ser aplicadas em neurociência logo após o trabalho de Shannon (1948) e vem sendo utilizadas desde então. No recente trabalho de Cordeiro et al (2019), os autores apresentam um estudo sitemático sobre as principais contribuições da teoria da informação na neurociência, as quais permitem desde o estudo da capacidade de 54 Capítulo 4. Limites da Concentração para Informação Dirigida Empírica transmissão de informação entre as células nervosas até a inferência da conectividade de redes neurais biológicas através da gravação dos impulsos elétricos.…”