Striking a balance global impact of the local regulation of excitatory-inhibitory balance in cortical networks
Mostra el registre complet Registre parcial de l'ítem
- dc.contributor.author Páscoa dos Santos, Francisco
- dc.contributor.other Verschure, Paul F.M.J.
- dc.contributor.other Universitat Pompeu Fabra. Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions
- dc.date.accessioned 2024-10-16T10:25:08Z
- dc.date.available 2024-10-16T10:25:08Z
- dc.date.issued 2024-09-20T10:03:48Z
- dc.date.issued 2024-09-06
- dc.date.issued 2026-03-05T02:00:00Z
- dc.date.modified 2024-09-20T10:26:25Z
- dc.description.abstract The study of complex systems has unraveled the basic principles underlying the emergence of collective behaviors in networks of interacting units. Following this framework, we suggest that excitatory-inhibitory balance is one of such principles in cortical networks. We start by revealing how balanced excitatory-inhibitory interactions shape empirical functional networks and dynamics, especially at ultra-slow timescales. Then, we demonstrate the potential of excitatory-inhibitory homeostasis as a mechanism of self-organization by studying its role in the re-emergence of functional networks following lesions, reconciling empirical findings on the connectivity and excitability of the post-stroke brain. Finally, we demonstrate how multiple modes of homeostasis cooperate to support the emergence of collective metastable dynamics, maximizing functional complexity in large-scale cortical networks. Altogether, our results show that the benefits of maintaining a balance between excitation and inhibition extravasate the neuronal level, being a key piece in the emergence of collective dynamics in large-scale cortical networks.
- dc.description.abstract L’estudi dels sistemes complexos ha desvelat els principis bàsics subjacents a l’emergència de comportaments col·lectius en xarxes d’unitats que interactuen. Seguint aquests fonaments, en aquesta tesi suggerim que l’equilibri excitatori-inhibitori és un d’aquests principis a les xarxes corticals. Comencem revelant com l’equilibri de interaccions excitatòries-inhibitòries dona forma a les dinàmiques i xarxes funcionals empíriques, especialment a escales de temps ultra lentes. A continuació, demostrem el potencial de l’homeòstasi excitatòria-inhibitòria com a mecanisme d’auto-organització a través de l’estudi del seu paper en la re-emergència de les xarxes funcionals després de lesions, conciliant el coneixement empíric sobre la connectivitat i l’excitabilitat del cervell post-ictus. Finalment, demostrem com múltiples modes d’homeòstasi cooperen per donar suport a l’emergència de dinàmiques col·lectives metaestables, maximitzant la complexitat funcional en xarxes corticals. Així, els nostres resultats demostren que els beneficis de mantenir l’equilibri entre excitació i inhibició extravasen el nivell neuronal, sent una pec¸a clau en l’emergència de dinàmiques col·lectives en xarxes corticals de llarga escala.
- dc.description.abstract Programa de Doctorat en Tecnologies de la Informació i les Comunicacions
- dc.format 342 p.
- dc.format application/pdf
- dc.identifier http://hdl.handle.net/10803/692219
- dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10230/61482
- dc.language.iso eng
- dc.publisher Universitat Pompeu Fabra
- dc.rights L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- dc.rights http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- dc.rights info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
- dc.source TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
- dc.subject.keyword Excitatory-inhibitory balance
- dc.subject.keyword Cortical networks
- dc.subject.keyword 62
- dc.title Striking a balance global impact of the local regulation of excitatory-inhibitory balance in cortical networks
- dc.type info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
- dc.type info:eu-repo/semantics/publishedVersion