Dynamics of synaptically coupled neural oscillators: model analyses and phase response curves
Sinaptik olarak bağlantılı sinirsel salıngaçların dinamikleri: model analizleri ve evre tepki eğrileri
- Tez No: 713809
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DANIELE AVITABILE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Biyofizik, Matematik, Science and Technology, Biophysics, Mathematics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: The University of Nottingham
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Matematik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uygulamalı Matematik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Birçok biyolojik sistemde yaygın olarak kullanılan sinaptik bağlantılı Integrate ve Fire(IF) modelinin iki çeşidi olan sızıntılı ve ikinci dereceden IF modellerine bu tezde değinilecektir. Matematiksel ve nümeriksel olarak bu iki modeli kıyaslayabilmek için bireysel nöronların olasılıksal analizleri, düzlemsel evre diyagramları, evre tepki eğrileri bireysel ve bağlantılı nöron ağları çeşitli yöntemler kullanılarak derinlemesine incelenecektir. Bu amaçla olasılıksal analizler ve sistem dinamikleri açısından nümeriksel sonuçlar elde edebilmek için Euler ve Euler Maruyama yöntemleri uygulanacaktır. Bu çalışmaların sonucunda, okuyucu farklı parametrelerle elde edilen postsinaptik akım dinamiklerine, alt-eşik ve üst-eşik bölgelerindeki Gauss titreşimlerine, ve bir çift nörondan sınırlı büyük nöron ağlarına kadar nöronların atış davranışlarının analizlerine aşina olabilecektir. Sonrasında tepki eğrilerinin küçük olasılıksal titreşimlerle elde edilen nöron dinamiklerinin karakterizasyonu yapılacaktır. Bu nedenle nöron dinamiklerini tahmin etmek için Weakly Coupling Theory kullanılacaktır. Sızıntılı IF modeli için kullanılan matematiksel ve nümeriksel yöntemler ikinci dereceden IF modeli için tekrar edilip karşılaştırılacaktır. Bu modeler farklı açılardan değerlendirilecek olmasına rağmen, özel olarak postsinaptik akımların ve nöronlar arası etkileşimlerin zaman aralıkları incelenecektir. Böylece ilk olarak postsinaptik akımlardaki alfa fonksiyonlarının farklı formları uygulanacaktır. Azalan zaman aralığına sahip alfa fonksiyonu ile artan ve azalan zaman aralığına sahip alfa fonksiyonlarının kombinasyonları karşılaştırılıp daha zengin dinamikler ikinci durum için elde edilecektir. Sonuç olarak yapılan analizler elektiriksel olarak bağlantılı nöronlara genişletilip, daha ileri karşılaştırmalar için elektiriksel ve sinaptik bağlantılı nöron kombinasyonları hesaplamaları yapılacaktır.
Özet (Çeviri)
Since the integrate and re (IF) model is commonly utilised in many biological systems, two common versions of the synaptically coupled IF model the leaky and quadratic IF model will be mainly considered in this dissertation. For the sake of comparing these models in terms of analytical and numerical results, various tools, such as stochastic analysis of individual neurons, phase plane diagrams, and phase response curves, will be exploited for single neurons and coupled neuron networks. For this purpose, Euler and Euler Maruyama methods have been used to create numerical results for the dynamics of system and stochastic analysis. As a result of these studies, one will be familiar with the voltage and postsynaptic current dynamics with various parameters, the role of Gaussian noise on the sub-threshold and super-threshold regime, and the ring behaviour of neurons from a pair of neurons to the large but finite networks. Then, we will characterize the neuron dynamics with respect to their phase responses to small perturbations. In this context, the Weakly Coupling Theory will be used to demote the behaviour of neurons. Analytical and numerical results performed so far for the Leaky IF model will be reproduced for the QIF model. Although different perspectives of these models will be examined, the main focus will be the different forms of synaptic time courses for the post-synaptic currents and coupling between neurons. Hence, firstly, the models with changing forms of alpha function in the post-synaptic current will be applied. Comparison between an alpha function with only decay time scale and an alpha function with a combination of decay time and rise time scales will be performed, and richer dynamics will be seen for the latter alpha function. Finally, the analysis will be extended to electrical coupling between neurons, and the combination of the electrical and synaptic coupling will be briefly performed for further comparisons.
Benzer Tezler
- Sinirileticilerin etkisinin matematiksel modellenmesi: Orta boy dikensi hücrelere dopaminin etkisi
Modelling the effect of neurotransmitters: Effect of dopamine on medium spiny neurons
RAHMİ ELİBOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. NESLİHAN SERAP ŞENGÖR
- Kültür merkezlerinin sosyal etkileşim alanlarının mekansal dizim yöntemi ile irdelenmesi
Examining the social interaction areas of culture centers within space syntax parameters
ÇİĞDEM BAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER ÜNLÜ
- A computational investigation of English-medium instruction lecturers' verbal classroom discourses: A comparison of Turkish and international context
Öğretim dili İngilizce olan kurumlardaki yükseköğretim elemanlarının sözlü sınıf söylemlerinin bilgisayımsal bir incelemesi: Türkiye ve uluslararası bağlamın karşılaştırması
KÜBRA TAŞKARA
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Eğitim ve ÖğretimKocaeli ÜniversitesiYabancı Diller Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ALTAY
- İlkokul yapılarındaki iç ve dış mekan arayüzlerinin serbest zaman deneyimi bağlamında anlamsal ve mekan dizimsel olarak irdelenmesi
Semantic and syntactic analysis of internal and external interfaces of primary schools in the context of free time experience
BÜŞRA ATAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET EMİN ŞALGAMCIOĞLU
- İstanbul'da apartmanlaşma sürecindeki konut değişiminin mekan dizimsel ve anlamsal olarak irdelenmesi
Space syntax and semantic examination of the change in the housing plans in apartment building process in İstanbul
BAŞAK CENGİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET EMİN ŞALGAMCIOĞLU