918 resultados para Neuronal oscillations


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The development of circadian sleep-wakefulness rhythm was investigated by a longitudinal study of six normal infants. We propose an entropy based measure for the sleep/wake cycle fragmentation. Our results confirm that the sleep/wake cycle fragmentation and the sleep/wake ratio decrease, while the circadian power increases during the maturation process of infants. In addition to these expected linear trends in the variables devised to quantify sleep consolidation, circadian power and sleep/wake ratio, we found that they present infradian rhythms in the monthly range. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

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We report on the measurements of the Shubnikov de Haas oscillations (SdH) in symmetrically doped AlxGa1-xAs double wells with different Al compositions in wells, which lead to the opposite signs of the electronic g-factor in each layer. Surprisingly, the spin splitting appears and collapses several times with increase in the magnetic field, We attribute such behaviour to the oscillations of the exchange-correlation term with Landau filling factor. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

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The interference of magneto-intersubband oscillations and microwave-induced resistance oscillations is studied in high-density triple quantum wells. We give an introduction into magnetotransport in trilayer systems and focus on photoresistance measurements. The power and frequency dependence of the observed magnetoresistance oscillations can be described by the inelastic mechanism of photoresistance, generalized to the three-subband case. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

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The interference of microwave-induced resistance oscillations and magneto-intersubband oscillations in double quantum wells exposed to a continuous microwave irradiation is under study. By comparing experimental and theoretical magnetoresistance traces at different temperatures, we confirm that the inelastic mechanism of photoresistance explains our observations up to T similar or equal to 4 K. For higher temperatures, our results suggest a deviation of the inelastic scattering time tau(in) from the predicted T(-2) dependence. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

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We report on integer and fractional microwave-induced resistance oscillations in a 2D electron system with high density and moderate mobility, and present results of measurements at high microwave intensity and temperature. Fractional microwave-induced resistance oscillations occur up to fractional denominator 8 and are quenched independently of their fractional order. We discuss our results and compare them with existing theoretical models. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

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We present magnetotransport studies of high-density triple quantum well samples with different barrier widths. Because of electron transitions between three occupied 2D subbands, the magneto-resistance shows magneto-intersubband oscillations whose periodicity is determined by the subband separation energies. Temperature-dependent measurements allow us to extract quantum lifetime of electrons. A theoretical consideration of the observed phenomenon is also presented. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

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We report in detail oscillatory magnetoresistance in double quantum wells under microwave irradiation. The experimental investigation contains measurements of frequency, power and temperature dependence. In theory, the observed interference oscillations are explained in terms of the influence of subband coupling on the frequency-dependent photoinduced part of the electron distribution function. Thus, the magnetoresistance shows the interference of magneto-intersubband and conventional microwave induced resistance oscillations.

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Charge density and magnetization density profiles of one-dimensional metals are investigated by two complementary many-body methods: numerically exact (Lanczos) diagonalization, and the Bethe-Ansatz local-density approximation with and without a simple self-interaction correction. Depending on the magnetization of the system, local approximations reproduce different Fourier components of the exact Friedel oscillations. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

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Burst firing is ubiquitous in nervous systems and has been intensively studied in central pattern generators (CPGs). Previous works have described subtle intraburst spike patterns (IBSPs) that, despite being traditionally neglected for their lack of relation to CPG motor function, were shown to be cell-type specific and sensitive to CPG connectivity. Here we address this matter by investigating how a bursting motor neuron expresses information about other neurons in the network. We performed experiments on the crustacean stomatogastric pyloric CPG, both in control conditions and interacting in real-time with computer model neurons. The sensitivity of postsynaptic to presynaptic IBSPs was inferred by computing their average mutual information along each neuron burst. We found that details of input patterns are nonlinearly and inhomogeneously coded through a single synapse into the fine IBSPs structure of the postsynaptic neuron following burst. In this way, motor neurons are able to use different time scales to convey two types of information simultaneously: muscle contraction (related to bursting rhythm) and the behavior of other CPG neurons (at a much shorter timescale by using IBSPs as information carriers). Moreover, the analysis revealed that the coding mechanism described takes part in a previously unsuspected information pathway from a CPG motor neuron to a nerve that projects to sensory brain areas, thus providing evidence of the general physiological role of information coding through IBSPs in the regulation of neuronal firing patterns in remote circuits by the CNS.

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Large-scale simulations of parts of the brain using detailed neuronal models to improve our understanding of brain functions are becoming a reality with the usage of supercomputers and large clusters. However, the high acquisition and maintenance cost of these computers, including the physical space, air conditioning, and electrical power, limits the number of simulations of this kind that scientists can perform. Modern commodity graphical cards, based on the CUDA platform, contain graphical processing units (GPUs) composed of hundreds of processors that can simultaneously execute thousands of threads and thus constitute a low-cost solution for many high-performance computing applications. In this work, we present a CUDA algorithm that enables the execution, on multiple GPUs, of simulations of large-scale networks composed of biologically realistic Hodgkin-Huxley neurons. The algorithm represents each neuron as a CUDA thread, which solves the set of coupled differential equations that model each neuron. Communication among neurons located in different GPUs is coordinated by the CPU. We obtained speedups of 40 for the simulation of 200k neurons that received random external input and speedups of 9 for a network with 200k neurons and 20M neuronal connections, in a single computer with two graphic boards with two GPUs each, when compared with a modern quad-core CPU. Copyright (C) 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

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Nicotinic acetylcholine receptors (nAChR) exert pivotal roles in synaptic transmission, neuroprotection and differentiation. Particularly, homomeric alpha 7 receptors participate in neurite outgrowth, presynaptic control of neurotransmitter release and Ca(2+) influx. However, the study of recombinant alpha 7 nAChRs in transfected cell lines is difficult due to low expression of functional receptor channels. We show that PC12 pheochromocytoma cells induced to differentiation into neurons are an adequate model for studying differential nAChR gene expression and receptor activity. Whole-cell current recording indicated that receptor responses increased during the course of differentiation. Transcription of mRNAs coding for alpha 3, alpha 5, alpha 7, beta 2 and beta 4 subunits was present during the course of differentiation, while mRNAs coding for alpha 2, alpha 4 and beta 3 subunits were not expressed in PC12 cells. alpha 7 subunit expression was highest following 1 day of induction to differentiation. Activity of alpha 7 nAChRs, however, was most elevated on day 2 as revealed by inhibition experiments in the presence of 10 nM methyllycaconitine, rapid current decay and receptor responsiveness to the alpha 7 agonist choline. Increased alpha 7 receptor activity was noted when PC12 were induced to differentiation in the presence of choline, confirming that chronic agonist treatment augments nAChR activity. In summary, PC12 cells are an adequate model to study the role and pharmacological properties of this receptor during neuronal differentiation.

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We report in this paper the occurrence of potential oscillations in a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) with a Pd-Pt/C anode, fed with H(2)/100 ppm CO, and operated at 30 degrees C. We demonstrate that the use of Pd-Pt/C anode enables the emergence of dynamic instabilities in a PEMFC. Oscillations are characterized by the presence of very high oscillation amplitude, ca. 0.8 V. which is almost twice that observed in a PEMFC with a Pt-Ru/C anode under similar conditions. The effects of the H(2)/CO flow rate and cell current density on the oscillatory dynamics were investigated and the mechanism rationalized in terms of the CO oxidation and adsorption processes. We also discuss the fundamental aspects concerning the operation of a PEMFC under oscillatory regime in terms of the benefit resulting from the higher average power output. (c) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

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A amígdala medial póstero-ventral (MePV) é uma estrutura encefálica onde os hormônios gonadais têm um efeito neurotrófico nos ratos. Os objetivos deste trabalho foram: 1) estimar e comparar o volume somático neuronal da MePV de machos (n=5) e fêmeas nas fases de diestro, proestro e estro (n=5 em cada fase) do ciclo ovariano, além de avaliar o possível efeito na lateralidade em ambos os hemisférios cerebrais. Para tanto utilizou-se a reconstrução estereológica de cortes seriados. 2) Caracterizar os aspectos ultra-estruturais neuronais e descrever a ultra-estrutura dos contatos sinápticos nas diferentes porções de tais células (dendritos, espinhos dendríticos, soma e axônio) da mesma região de ratos machos (n=8) e fêmeas em diestro (n=8). Todos os animais foram manipulados de acordo com os procedimentos éticos, anestesiados e perfundidos por via transcardíaca, tendo seus encéfalos sido removidos, pós-fixados e processados para a microscopia eletrônica. No primeiro experimento, as estimativas do volume somático médio de neurônios da MePV esquerda e direita foram realizadas usando-se o método de Cavalieri associado à técnica de contagem de pontos. Os dados foram comparados entre os grupos usando-se o teste de análise de variância (ANOVA) de duas vias para medidas repetidas e pelo teste post-hoc das mínimas diferenças significativas. O nível de significância estatística foi estabelecido em p < 0,05. A análise estatística dos dados mostrou que houve uma diferença no volume somático da MePV entre os grupos experimentais, machos, fêmeas em diestro, proestro e estro [F(3,16) = 3,42; p = 0,043], mas não houve diferença quanto à lateralidade [F(1,16) = 0,19; p = 0,668] nem na interação entre grupos e lateralidade [F(3,16) = 0,99; p = 0,421]. As comparações post-hoc mostraram que a média do volume dos machos não diferem quando comparados com fêmeas em diestro (p > 0,05), mas foi significativamente maior do que em fêmeas em proestro e em estro (p < 0,05 em ambos os casos). Quando foram comparadas as médias do volume somático da MePV nas diferentes fases do ciclo estral das fêmeas, não houve diferença significativa entre esses todos (p > 0,05). No segundo experimento, secções ultrafinas (70-80 nm) foram analisadas e a ultra-estrutura da MePV descrita. No neuropilo da MePV de machos e fêmeas em diestro, neurônios e suas organelas, dendritos com e sem espinho, processos axonais, feixes axônicos não-mielinizados e poucos axônios mielinizados, processos gliais e vasos sangüíneos foram identificados. Além disso, foram observadas sinapses axo-dendríticas supostamente excitatórias com suas regiões pré-sinápticas contendo vesículas claras arredondadas com algumas achatadas e outras de centro denso. Os dendritos algumas vezes recebem vários terminais axonais sobre um mesmo ramo e axônios contatando com mais de uma estrutura pós-sináptica também foram observados. Os espinhos dendríticos apresentavam diferentes morfologias e geralmente recebiam um único contato sináptico, ainda que se tenha observado espinhos com mais de um terminal em aposição a sua membrana. Sinapses simétricas supostamente inibitórias também foram observadas e geralmente no soma neuronal. Os presentes resultados demonstram que: 1) o volume somático neuronal é um parâmetro sexualmente dimórfico na MePV, sendo maior em machos do que em fêmeas em proestro e estro, mas não em fêmeas em diestro. 2) para evidenciar portanto, os efeitos dos hormônios gonadais nos neurônios da MePV é relevante considerar os estágios do ciclo estral das ratas. 3) o volume somático neuronal não mostrou lateralidade nem interação entre os grupos e lateralidade. 4) as peculiaridades nucleares e citoplasmáticas dos neurônios da MePV de ratos machos e fêmeas em diestro não diferem entre si e são semelhantes àquelas de outras áreas encefálicas. 5) espinhos dendríticos formam somente sinapses assimétricas (tipo I), aparentemente excitatórias, e podem ter mais de um contato sináptico. 6) sinapses simétricas (tipo II), aparentemente inibitórias, ocorrem somente sobre ramos dendríticos proximais e somas neuronais. 7) os terminais axonais formando sinapses foram observadas vesículas claras arredondadas e algumas achatadas e ocasionalmente algumas de centro denso. 8) aparentemente as fêmeas apresentaram maior quantidade de vesículas de centro denso do que em machos. O presente trabalho acrescenta novos achados que são importantes para o estudo da organização celular e sináptica da MePV e que podem se associar a outros dados morfológicos previamente descritos na literatura de modo a aumentar a compreensão que se tem a respeito da atividade funcional dessa área do encéfalo de ratos machos e fêmeas, ainda pouco explorada.

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O objectivo deste trabalho é a implementação em hardware de uma Rede Neuronal com um microprocessador embebido, podendo ser um recurso valioso em várias áreas científicas. A importância das implementações em hardware deve-se à flexibilidade, maior desempenho e baixo consumo de energia. Para esta implementação foi utilizado o dispositivo FPGA Virtex II Pro XC2VP30 com um MicroBlaze soft core, da Xilinx. O MicroBlaze tem vantagens como a simplicidade no design, sua reutilização e fácil integração com outras tecnologias. A primeira fase do trabalho consistiu num estudo sobre o FPGA, um sistema reconfigurável que possui características importantes como a capacidade de executar em paralelo tarefas complexas. Em seguida, desenvolveu-se o código de implementação de uma Rede Neuronal Artificial baseado numa linguagem de programação de alto nível. Na implementação da Rede Neuronal aplicou-se, na camada escondida, a função de activação tangente hiperbólica, que serve para fornecer a não linearidade à Rede Neuronal. A implementação é feita usando um tipo de Rede Neuronal que permite apenas ligações no sentido de saída, chamado Redes Neuronais sem realimentação (do Inglês Feedforward Neural Networks - FNN). Como as Redes Neuronais Artificiais são sistemas de processamento de informações, e as suas características são comuns às Redes Neuronais Biológicas, aplicaram-se testes na implementação em hardware e analisou-se a sua importância, a sua eficiência e o seu desempenho. E finalmente, diante dos resultados, fez-se uma análise de abordagem e metodologia adoptada e sua viabilidade.

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LOPES-DOS-SANTOS, V. , CONDE-OCAZIONEZ, S. ; NICOLELIS, M. A. L. , RIBEIRO, S. T. , TORT, A. B. L. . Neuronal assembly detection and cell membership specification by principal component analysis. Plos One, v. 6, p. e20996, 2011.