[pt] O cérebro da Drosophila é um sistema atrativo para o estudo da lógica do circuito neural, porque implementa o comportamento sensorial complexo com um sistema nervoso que compreende um número de componentes neurais que é de cinco ordens de grandeza menor do que o de vertebrados. A análise do conectoma da mosca, revelou que o seu cérebro compreende cerca de 40 subdivisões distintas chamadas unidades de processamento local (LPUs), cada uma das quais é caracterizada por circuitos de processamento
únicos. As LPUs podem ser consideradas os blocos de construção funcionais da cérebro, uma vez que quase todas LPUs identificadas correspondem a regiões anatômicas do cérebro associadas com subsistemas funcionais específicos tais como a sensação e locomoção. Podemos, portanto, emular todo o cérebro da mosca, integrando suas LPUs constituintes. Embora o nosso conhecimento do circuito interno de muitas LPUs está longe de ser completa, análises dessas LPUs compostas pelos sistemas olfativos e visuais da mosca sugerem a existência de repetidos sub-circuitos que são essenciais para as funções de processamento de informações fornecidas por cada LPU. O desenvolvimento de modelos LPU plaussíveis, portanto, requer
a habilidade de especificar e instanciar sub-circuitos, sem referência explícita a seus neurônios constituintes ou ligações internas. Para este fim, este trabalho apresenta um arcabouço para modelar e especificar circuitos do cérebro, proporcionando uma linguagem de especificação neural chamada CircuitML, uma API Python para melhor manipular arquivos CircuitML e um conector otimizado para neurokernel para a simulação desses LPUs em GPU. A CircuitML foi concebida como uma extensão para NeuroML (NML), que é uma linguagem para de descrição de redes neurais biológicas baseada em XML que fornece primitivas para a definição de sub-circuitos neurais. Sub-circuitos são dotados de portas de interface que permitem a sua ligação a outros sub-circuitos através de padrões de conectividade neural. / [en] The brain of the fruit y Drosophila Melanogaster is an attractive model system for studying the logic of neural circuit function because it implements complex sensory-driven behavior with a nervous system comprising a
number of neural components that is five orders of magnitude smaller than that of vertebrates. Analysis of the fly s connectome, or neural connectivity map, using the extensive toolbox of genetic manipulation techniques developed for Drosophila, has revealed that its brain comprises about 40 distinct modular subdivisions called Local Processing Units (LPUs), each of which is characterized by a unique internal information processing circuitry. LPUs can be regarded as the functional building blocks of the y, since almost all identified LPUs have been found to correspond to anatomical regions of the y brain associated with specific functional subsystems such as sensation and locomotion. We can therefore emulate the entire
y brain by integrating its constituent LPUs. Although our knowledge of the internal circuitry of many LPUs is far from complete, analyses of those LPUs comprised by the fly s olfactory and vision systems suggest the existence of repeated canonical sub-circuits that are integral to the information processing functions provided by each LPU. The development of plausible LPU models therefore requires the ability to specify and instantiate sub-circuits without explicit reference to their constituent neurons and internal connections. To this end, this work presents a framework to model and specify the circuit of the brain, providing a neural circuit specification language called CircuitML, a Python API to better handler CircuitML files and an optimized connector to neurokernel for the simulation of those LPUs on GPU. CircuitML has been designed as an extension to NeuroML (NML), which is an XML-based neural model description language that
provides constructs for defining sub-circuits that comprise neural primitives. Sub-circuits are endowed with interface ports that enable their connection to other sub-circuits via neural connectivity patterns.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:29820 |
| Date | 03 May 2017 |
| Creators | DANIEL SALLES CHEVITARESE |
| Contributors | MARLEY MARIA BERNARDES REBUZZI VELLASCO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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