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ARQUITETURA DA REDE NEURAL

A arquitetura da rede neural está baseada em uma das vias de processamento da informação visual sugerida experimentalmente, iniciando-se no córtex visual primário (V1), passando pelas áreas V2, V3 e V4 do lóbulo temporal e terminando no córtex infero-temporal (IT).

A rede neural completa para simular o modelo é composta por trinta e três neurônios, onde dezesseis neurônios representam a área V1, oito neurônios representam a área V2, quatro neurônios representam a área V3, quatro neurônios representam a área V4, sendo que dois deles reproduzem os interneurônios com ação inibitória, e por fim o último neurônio representa a área IT, modelados segundo o comportamento das células piramidais corticais.

Através de registros das propriedades de um campo receptivo, descobriu-se que as células com propriedades similares são arrumadas em colunas verticais com relativamente poucas interconexões entre as colunas.

Simulação computacional.

O modelo utiliza como estímulos visuais as cores vermelha e verde, por uma simples questão de simplificação. O campo visual foi estimulado em um ponto com spikes a cada 3 mseg representando a luz vermelha; e em outro ponto com spikes a cada 5 mseg, representando a luz verde.

A luz verde e a vermelha se propaga através da rede pelos neurônios de V1 até V4. Considere o neurônio da camada V4 sensível à luz vermelha é o neurônio a ser observado, ou seja, a luz vermelha é o estímulo efetivo e a luz verde o estímulo não efetivo. Se os estímulos vermelhos e verdes aparecem simultaneamente em diferentes localizações dentro do campo receptivo, e a atenção é focalizada somente sobre o estímulo vermelho, então é obtida como resultado uma resposta forte da célula - ativação tônica. Porém, se o foco da atenção incide sobre a luz verde, o resultado é uma resposta fraca da célula, apesar do estímulo vermelho estar presente dentro do campo receptivo e a estimulação da retina não ter variado.

O programa de simulação foi considerado relativamente simples. A grande dificuldade encontrada foi no ajuste dos parâmetros para simular o comportamento das células piramidais. Um modelo simplificado de cinco correntes iônicas concentradas no corpo somático e a hipótese de uniformidade eletrofisiológica foram suficientes para simular o comportamento dual das células piramidais: acomodação e rajada.

Quando o campo visual é estimulado com um estímulo efetivo ou um estímulo não efetivo, as respostas obtidas das células em ambos os trajetos têm o comportamento de acomodação. Quando os dois estímulos estavam presentes no campo visual foi feita uma simulação onde a concentração intracelular de cálcio alcançou seu limiar nas células responsáveis pelo processamento da luz verde na área V2. Os neurônios responderam com um comportamento em rajada que se propagou de V2 até V4. Na área V4, a inibição mútua entre o neurônio com comportamento em rajada do trajeto da luz verde e o neurônio acomodado do trajeto da luz vermelha forçam a redução da resposta regular ao estímulo da luz vermelha, apesar do estímulo efetivo estar no campo visual. O sinal propagado para IT é exclusivamente o do caminho verde, isto é, o estímulo não efetivo. A ligação normal dos dois estímulos é interrompida e o neurônio de IT parece limitar o campo receptivo em torno da luz verde, negligenciando assim a estimulação da luz vermelha no campo visual.