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El estudio científico de los sueños lúcidos
No full text¿Puede controlarse el contenido de los sueños? En este trabajo contamos estudios científicos sobre los sueños lúcidos, en los que el soñante es consciente de estar soñando y puede alterar el contenido de los que sueña.Fil: Gleiser, Pablo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentin
Synchronization of moving integrate and fire oscillators
Full text linkWe present a model of integrate and fire oscillators that move on a plane. The phase of the oscillators evolves linearly in time and when it reaches a threshold value they fire choosing their neighbors according to a certain interaction range. Depending on the velocity of the ballistic motion and the average number of neighbors each oscillator fires to, we identify different regimes shown in a phase diagram. We characterize these regimes by means of novel parameters as the accumulated number of contacted neighbors.Fil: Prignano, Luce. Universidad de Barcelona. Facultad de Física. Departamento de Física Fomental; EspañaFil: Sagarra, Oleguer. Universidad de Barcelona. Facultad de Física. Departamento de Física Fomental; EspañaFil: Gleiser, Pablo Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Díaz Guilera, Albert. Universidad de Barcelona. Facultad de Física. Departamento de Física Fomental; Españ
A Mathematical Model of Communication between Groups of Circadian Neurons in Drosophila melanogaster
Full text linkIn the fruit fly, circadian behavior is controlled by a small number of specialized neurons, whose molecular clocks are relatively well known. However, much less is known about how these neurons communicate among themselves. In particular, only 1 circadian neuropeptide, pigment-dispersing factor (PDF), has been identified, and most aspects of its interaction with the molecular clock remain to be elucidated. Furthermore, it is speculated that many other peptides should contribute to circadian communication. We have developed a relatively detailed model of the 2 main groups of circadian pacemaker neurons (sLNvs and LNds) to investigate these issues. We have proposed many possible mechanisms for the interaction between the synchronization factors and the molecular clock, and we have compared the outputs with the experimental results reported in the literature both for the wild-type and PDF-null mutant. We have studied how different the properties of each neuron should be to account for the observations reported for the sLNvs in the mutant. We have found that only a few mechanisms, mostly related to the slowing down of nuclear entry of a circadian protein, can synchronize neurons that present these differences. Detailed immunofluorescent recordings have suggested that, whereas in the mutant, LNd neurons are synchronized, in the wild-type, a subset of the LNds oscillate faster than the rest. With our model, we find that a more likely explanation for the same observations is that this subset is being driven outside its synchronization range and displays therefore a complex pattern of oscillation.Fil: Risau Gusman, Sebastian Luis. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gleiser, Pablo Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin
Modelling the effect of phosphorylation on the circadian clock of Drosophila
Full text linkIt is by now well known that, at the molecular level, the core of the circadian clock of most living species is a negative feedback loop where some proteins inhibit their own transcription. However, it has recently been shown that post-translational processes, such as phosphorylations, are essential for a correct timing of the clock. Depending on which sites of a circadian protein are phosphorylated, different properties such as degradation, nuclear localization and repressing power can be altered. Furthermore, phosphorylation domains can be related in a positive way, giving rise to consecutive phosphorylations, or in a negative way, hindering phosphorylation at other domains. Here we present a simple mathematical model of a circadian protein having two mutually exclusive domains of phosphorylation. We show that the system has limit cycles that arise from a unique fixed point through a Hopf bifurcation. We find a set of parameters, with realistic values, for which the limit cycle has the same period as the wild type circadian oscillations of the fruit fly. The domains act as a switch, in the sense that alterations in their phosphorylation can alter the period of circadian oscillation in opposite ways, increasing or decreasing the period of the wild type oscillations. In particular, we show that our model is able to reproduce some of the experimental results found for switch-like phosphorylations of the . PER protein of the circadian clock of the fly .Fil: Risau Gusman, Sebastian Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); ArgentinaFil: Gleiser, Pablo Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin
Interplay of network structure and dynamics in functional organization of the visual cortex
Full text linkThe functional patterns of the visual cortex observed in some mammals such as cats, primates, and humans has allowed us to understand basic principles of organization in the structure of the cortex. However, the observation of different kinds of functional arrangement in other animals such as mice, rats, rabbits, and squirrels, called salt and pepper patterns, raise questions about which of these principles can be transferred to the understanding of visual processing in general. In order to gain insight into these basic principles, in this work we propose a simple model for the formation of spatiotemporal patterns in the visual cortex. The model is based on coupled phase oscillators that interact through an evolving complex network that is embedded in a two-dimensional Euclidean space. In this way we are able to explore the relation between network structure and functional organization. We find that the model allows for the emergence of clustered synchronized states that are spatially segregated as some orientation maps, and also synchronized states that are spatially interspersed, resembling salt and pepper organizational maps.Fil: Daza Caro, Yudy Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Gleiser, Pablo Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Tamarit, Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentin
Nonequilibrium dynamics of the three-dimensional Edwards-Anderson spin-glass model with Gaussian couplings: strong heterogeneities and the backbone picture
Full text linkWe numerically study the three-dimensional Edwards-Anderson model with Gaussian couplings, focusing on the heterogeneities arising in its nonequilibrium dynamics. Results are analyzed in terms of the backbone picture, which links strong dynamical heterogeneities to spatial heterogeneities emerging from the correlation of local rigidity of the bond network. Different two-times quantities as the flipping time distribution and the correlation and response functions, are evaluated over the full system and over high- and low-rigidity regions. We find that the nonequilibrium dynamics of the model is highly correlated to spatial heterogeneities. Also, we observe a similar physical behavior to that previously found in the Edwards-Anderson model with a bimodal (discrete) bond distribution. Namely, the backbone behaves as the main structure that supports the spin-glass phase, within which a sort of domain-growth process develops, while the complement remains in a paramagnetic phase, even below the critical temperature.Fil: Romá, Federico José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada ; ArgentinaFil: Bustingorry, Sebastián. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gleiser, Pablo Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin
Clustering and phase synchronization in populations of coupled phase oscillators
Full text linkIn many species daily rhythms are endogenously generated by groups of coupled neurons that play the role of a circadian pacemaker. The adaptation of the circadian clock to environmental and seasonal changes has been proposed to be regulated by a dual oscillator system. In order to gain insight into this model, we analyzed the synchronization properties of two fully coupled groups of Kuramoto oscillators. Each group has an internal coupling parameter and the interaction between the two groups can be controlled by two parameters allowing for symmetric or non-symmetric coupling. We show that even for such a simple model counterintuitive behaviours take place, such as a global decrease in synchrony when the coupling between the groups is increased. Through a detailed analysis of the local synchronization processes we explain this behaviour.Fil: Cascallares, Maria Guadalupe. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Gleiser, Pablo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentin
Modeling spatial patterns in the visual cortex
Full text linkWe propose a model for the formation of patterns in the visual cortex. The dynamical units of the model are Kuramoto phase oscillators that interact through a complex network structure embedded in two dimensions. In this way the strength of the interactions takes into account the geographical distance between units. We show that for different parameters, clustered or striped patterns emerge. Using the structure factor as an order parameter we are able to quantitatively characterize these patterns and present a phase diagram. Finally, we show that the model is able to reproduce patterns with cardinal preference, as observed in ferrets.Fil: Daza Caro, Yudy Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; ArgentinaFil: Tauro, Carolina Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; ArgentinaFil: Tamarit, Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; ArgentinaFil: Gleiser, Pablo Martin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin
Ciclos circadianos : estructuras emergentes en poblaciones de osciladores acoplados.
Full text linkTodos los seres vivos, desde las bacterias a los humanos, tienen la capacidad de sincronizarse
y anticiparse a los cambios periódicos impuestos por el ambiente, lo cual les
otorga una ventaja evolutiva. Los ritmos circadianos, que son los ritmos cuyo período
es cercano a la duración de un día, son generados por relojes a nivel molecular, que
se sincronizan con el ambiente y se organizan para dar como resultado un comportamiento
con ese período. En esta tesis estudiamos tres de los organismos modelos más
estudiados en cronobiología: las cianobacterias, los ratones y la mosca de la fruta.
En cianobacterias analizamos el efecto de la modulación de la luz en la competencia
entre cepas mutantes para el reloj. Utilizando un modelo teórico, se estudió el
valor adaptativo del reloj. Propusimos un experimento sencillo para comprobar las
predicciones del modelo.
Para estudiar el reloj de mamíferos también se utilizó un modelo matemático. Estudiamos
la sincronización entre dos grupos de osciladores acoplados basados en la
evidencia experimental de la existencia de dos grupos en el núcleo supraquiasmático,
que es el reloj central de los mamíferos. Encontramos que en algunos casos el comportamiento
global del sistema no es intuitivo y por ejemplo incrementar el acoplamiento
entre ambos grupos puede ir en contra de una mayor sincronización global.
Por ultimo, trabajamos en colaboración con la Dra Lorena Franco en la creación
de su laboratorio de Drosophila melanogaster. Desarrollamos un dispositivo para hacer
registro de la actividad locomotora de las moscas y realizamos experimentos con moscas
wild-type y moscas mutantes en el reloj. Encontramos que las propiedades estad´ısticas
de la actividad de la mosca son similares a las del ratón en el caso de las moscas
wild-type. En el caso de las mutantes se evidencia en los patrones de movimiento
que su reloj no funciona correctamente. Ademas, nos interesamos en un output menos
estudiado, que es el comportamiento de oviposición. En primer lugar comprobamos que
este ritmo también es circadiano. En búsqueda de cuál es la jerarquía de los relojes que
controlan este ritmo, realizamos experimentos con distintos mutantes. Encontramos
que las moscas con el reloj alterado en todos sus tejidos no presentan ritmicidad en la
puesta de huevos y que las neuronas reloj son necesarias para mantener el ritmo
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