Estimação, seleção e predição de redes de neurônios estocásticos com memória de alcance variável

dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5555-0526por
dc.contributor.advisor1Ferreira, Ricardo Felipe
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2355076087945221por
dc.contributor.authorPacola, Matheus Elias
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/4376415732565709por
dc.date.accessioned2024-02-27T13:05:55Z
dc.date.available2024-02-27T13:05:55Z
dc.date.issued2024-02-02
dc.description.abstractThe nervous system is subjected to various sources of noise. Neuronal activity recordings reveal that part of this noise is due to electrical firings occurring spontaneously and irregularly, with variations even when the neuron is exposed to the same stimuli. These empirical observations suggest a probabilistic structure for the mathematical description and treatment of neural phenomena. In this work, the activity of each neuron is represented by a discrete-time stochastic process, whose random variables indicate whether or not a firing occurred at a given time instant. This activity is affected by the actions of all other neurons interacting with it. In this work, the probability of each neuron firing conditioned on the past activity of the network is higher the farther away the last firing of that neuron was in the past under consideration. Thus, the neurons in the networks we intend to study exhibit stochastic activity with variable-range memory. One of the most important questions in neuroscience is to identify the connections that define the neural circuit and brain function. In this monograph, we will estimate neuronal connectivity from the estimation of the parameters of the underlying model by maximum likelihood method with and without regularization of the parameters, and also by maximum likelihood method together with a new proposed methodology based on the Euclidean distance between models. From the fitted models, we conducted a simulation study to evaluate their performances in the future prediction of the network, in the estimation of the synaptic weights matrix, and in the connectivity graph. Additionally, we performed a comparative analysis to assess how the different variable selection methods addressed affect the performance of the variable-range neural network model in predicting the future behavior of a real network, which was obtained through electrophysiological recordings.eng
dc.description.resumoO sistema nervoso é submetido a diversas fontes de ruído. Registros da atividade neuronal revelam que parte desses ruídos devem-se aos disparos elétricos ocorrerem de forma espontânea e irregular e sofrerem variações mesmo quando o neurônio é exposto aos mesmos estímulos. Essas observações empíricas sugerem uma estrutura probabilística para a descrição matemática e o tratamento de fenômenos neurais. Neste trabalho, a atividade de cada neurônio é representada por um processo estocástico a tempo discreto, cujas variáveis aleatórias indicam se houve ou não um disparo em um dado instante de tempo. Essa atividade é afetada pelas ações de todos os outros neurônios que estão interagindo com ele. Neste trabalho, a probabilidade de cada neurônio disparar condicionada a atividade passada da rede é tão maior quanto mais longe estiver o último disparo desse neurônio no passado em questão. Dessa forma, os neurônios das redes que pretendemos estudar possuem uma atividade estocástica com memória de alcance variável. Uma das questões mais importantes em neurociência é identificar as conexões que definem o circuito neural e o funcionamento do cérebro. Nesta monografia, vamos estimar a conectividade neuronal a partir da estimação dos parâmetros do modelo subjacente pelo método de máxima verossimilhança com e sem regularização dos parâmetros e, ainda, pelo método de máxima verossimilhança em conjunto com uma nova metodologia proposta, baseada na distância euclidiana entre modelos. A partir dos modelos ajustados, conduzimos um estudo de simulação para avaliar suas performances na predição futura da rede, na estimação da matriz de pesos sinápticos e no grafo de conectividade. Além disso, realizamos uma análise comparativa para avaliar como os diferentes métodos de seleção de variáveis abordados afetam o desempenho do modelo de rede neural de alcance variável na previsão do comportamento futuro de uma rede real, a qual foi obtida por meio de registros eletrofisiológicos.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.identifier.citationPACOLA, Matheus Elias. Estimação, seleção e predição de redes de neurônios estocásticos com memória de alcance variável. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Estatística) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/19506.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/19506
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus São Carlospor
dc.publisher.courseEstatística - Espor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectCadeias estocásticas de memória com alcance variávelpor
dc.subjectEstimação do grafo de conectividade neuronalpor
dc.subjectPredição da atividade neuronalpor
dc.subjectSistema estocástico de neurônios interagentespor
dc.subjectEstimação da matriz de pesos sinápticospor
dc.subjectGrafo de conectividadepor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICApor
dc.titleEstimação, seleção e predição de redes de neurônios estocásticos com memória de alcance variávelpor
dc.title.alternativeEstimation, selection and prediction of networks with variable length memory stochastic neuronseng
dc.typeTCCpor

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Monografia TCC - Matheus Pacola.pdf
Tamanho:
1.1 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Monografia TCC

Coleções