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Previous issue date: 2006 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === A função de resposta de neurônios disparantes sensoriais individuais (taxa de disparo versus
intensidade de estímulo) tem uma faixa dinâmica pequena. Por exemplo, em neurônios sensoriais
do olfato, somente 10 dB de intensidade de estímulo podem ser razoavelmente codi
ficados, se a saturação e o ruído de baixo estímulo forem desprezados. Isso está em completo
contraste com a grande faixa dinâmica observada no próximo passo sináptico: a resposta
dos glomérulos e das células mitrais do olfato pode ter faixa dinâmica duas vezes maior. Há
evidência experimental de que o acoplamento elétrico entre neurônios (via junções de abertura
ou interações efáticas) pode ser responsável por essa melhora da faixa dinâmica. Para
calcular o efeito do acoplamento elétrico na resposta coletiva de neurônios disparantes, estudamos
o modelo epidêmico SIRS estocástico na rede hipercúbica e reinterpretamos os estados
suscetível-infectado-recuperado-suscetível, como polarizado-disparando-refratário-polarizado,
respectivamente. Estendemos o modelo recentemente estudado por Jaewook Joo e Joel L.
Lebowitz [1], introduzindo um estímulo sensorial externo (que, no contexto epidemiológico,
acrescenta uma taxa de infecção espontânea). Fizemos os cálculos analíticos da aproximação
de campo médio simples e da aproximação de pares, bem como simulações numéricas. Mostramos
que, devido à amplificação via ondas excitáveis, a faixa dinâmica cresce com o acoplamento
elétrico até um valor crítico, acima do qual a rede apresenta atividade auto-sustentada.
Acima da criticalidade, a faixa dinâmica diminui com o acoplamento elétrico, porque a atividade
auto-sustentada mascara o baixo estímulo. A maior faixa dinâmica é, então, obtida
precisamente na transição de fase de não-equilíbrio, fornecendo um exemplo bem definido de
processamento ótimo na criticalidade. Além disso, o valor máximo da faixa dinâmica para a
rede hipercúbica d-dimensional diminui com d
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