“Modelado y Anáisis del Sistema Nervioso como Sistema Dinámico” Dr. Francisco Cervantes Pérez COORDINADOR DE UNIVERSIDAD ABIERTA Y EDUCACIÓN A DISTANCIA.

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1 “Modelado y Anáisis del Sistema Nervioso como Sistema Dinámico” Dr. Francisco Cervantes Pérez COORDINADOR DE UNIVERSIDAD ABIERTA Y EDUCACIÓN A DISTANCIA

2 Agenda INTRODUCCIÓN SISTEMA NERVIOSO CENTRAL MODELADO DE REDES NEURONALES ANÁLISIS VÍA SIMULACIÓN EN COMPUTADORA

3 Introducción Definición “Un sistema dinámico puede ser definido como una fórmula matemática que describe la evolución del estado de un proceso determinístico en el correr del tiempo”

4 CONTROL COMUNICACION COMPUTO MEDICION MECANIZACION Introducción Conductas “Inteligentes”

5 CONTROL COMUNICACION COMPUTO MEDICION MECANIZACION Sistema Nervioso Central Bases Neurobiológicas de la conducta “Inteligente”

6 CAMPO CUTANEO CAMPO CUTANEO AFERENTES CORTEZA SOMATOSENSORIAL CORTEZA SOMATOSENSORIAL NUCLEO DE LA COLUMNA DORSAL NUCLEO DE LA COLUMNA DORSAL MEDULA ESPINAL MEDULA ESPINAL Estructuras Neuronales Sistema Nervioso Central

7 Sapo Sistema Nervioso Central

8 Etograma de Captura de Presas en Sapos Environmental Situation Behavioral response Visual stimulus moving in the lateral visual field (monocular perception). Visual stimulus moving in the binocular visual field at a short distance. Mechanical stimulation of the mouth mechanorreceptors. Orienting binocular fixation snapping swalowing cleaning Expected Consequence Sistema Nervioso Central

9 Estructuras Neuronales Retina Tectum Óptico Pretectum Sistema Nervioso Central

10 Modelo de bloques de procesos neuronales Sistema Nervioso Central

11 Estructura Neuronal Sistema Nervioso Central

12 Potencial Integrador (m) SinapsisSinapsis TreminalPresinápticaTreminalPresináptica Neurona Postsináptica Espacio Intersináptico Potencial de Reposo mVmV -50-50 -70-70 Fisiología de la Neurona Modelado

13 Potencial Integrador (m) SinapsisSinapsis TreminalPresinápticaTreminalPresináptica Neurona Postsináptica Espacio Intersináptico mVmV Potencial Excitatorio -60-60 -70-70 -80-80 Fisiología de la Neurona

14 Potencial Inhibitorio Potencial Integrador (m) SinapsisSinapsis TreminalPresinápticaTreminalPresináptica Neurona Postsináptica Espacio Intersináptico mVmV -70-70 -75-75 Fisiología de la Neurona Modelado

15 Potencial Integrador (m) SinapsisSinapsis TreminalPresinápticaTreminalPresináptica Neurona Postsináptica Espacio Intersináptico 00 Potencial de Acción mVmV +50+50 -50-50 Fisiología de la Neurona Modelado

16 Modelo “Integrador con Fugas” de las propiedades funcionales de la neurona Entrada τ – constante de tiempo de la membrana; x i, w i – entradas y pesos excitatorios, respectivamente; y j, w j – entradas y pesos inhibitorios, respectivamente; y M 0 – potencial de reposo. Modelado

17 Modelado de las propiedades funcionales de la neurona Salida Donde, β, θ, θ 0, θ 1 son parámetros de umbral. Modelado

18 Circuito de Redes Neuronales Retina Tectum Óptico Pretectum Modelado

19 Modelado de Redes Neuronales Modelado

20 Análisis Análisis vía simulaciones en computadora Captura de presas

21 Análisis vía simulaciones en computadora Captura de presas con segunda presentación del estímulo Análisis

22 Análisis vía simulaciones en computadora Mayor peso de la malla de retoalimentación positiva Análisis

23 Análisis vía simulaciones en computadora Mayor peso de la malla de retoalimentación negativa Análisis

24 Análisis vía simulaciones en computadora Mayor peso de la malla de retoalimentación negativa, con doble estímulación Análisis

25 Colaboradores LUIS ROBERTO FLORES CASTILLO SUIZA Michael A. Arbib CALIFORNIA (USC) ATLANTA (Georgia Tech) Ron Arkin DF (ITAM) Alfredo Weitzenfeld

26 FIN Dr. Francisco Cervantes Pérez Coordinación de Universidad Abierta y Educación a Distancia (CUAED) UNAM francisco_cervantes@cuaed.unam.mx