Coexistence of critical sensitivity and subcritical specificity can yield optimal population coding

The vicinity of phase transitions selectively amplifies weak stimuli, yielding optimal sensitivity to distinguish external input. Along with this enhanced sensitivity, enhanced levels of fluctuations at criticality reduce the specificity of the response. Given that the specificity of the response is largely compromised when the sensitivity is maximal, the overall benefit of criticality for signal processing remains questionable. Here it is shown that this impasse can be solved by heterogeneous systems incorporating functional diversity, in which critical and subcritical components coexist. The subnetwork of critical elements has optimal sensitivity, and the subnetwork of subcritical elements has enhanced specificity. Combining segregated features extracted from the different subgroups, the resulting collective response can maximise the tradeoff between sensitivity and specificity measured by the dynamic-range-to-noise-ratio. Although numerous benefits can be observed when the entire system is critical, our results highlight that optimal performance is obtained when only a small subset of the system is at criticality.Comment: 7 pages, 4 figure

Mechanisms of Zero-Lag Synchronization in Cortical Motifs

Zero-lag synchronization between distant cortical areas has been observed in a diversity of experimental data sets and between many different regions of the brain. Several computational mechanisms have been proposed to account for such isochronous synchronization in the presence of long conduction delays: Of these, the phenomenon of "dynamical relaying" - a mechanism that relies on a specific network motif - has proven to be the most robust with respect to parameter mismatch and system noise. Surprisingly, despite a contrary belief in the community, the common driving motif is an unreliable means of establishing zero-lag synchrony. Although dynamical relaying has been validated in empirical and computational studies, the deeper dynamical mechanisms and comparison to dynamics on other motifs is lacking. By systematically comparing synchronization on a variety of small motifs, we establish that the presence of a single reciprocally connected pair - a "resonance pair" - plays a crucial role in disambiguating those motifs that foster zero-lag synchrony in the presence of conduction delays (such as dynamical relaying) from those that do not (such as the common driving triad). Remarkably, minor structural changes to the common driving motif that incorporate a reciprocal pair recover robust zero-lag synchrony. The findings are observed in computational models of spiking neurons, populations of spiking neurons and neural mass models, and arise whether the oscillatory systems are periodic, chaotic, noise-free or driven by stochastic inputs. The influence of the resonance pair is also robust to parameter mismatch and asymmetrical time delays amongst the elements of the motif. We call this manner of facilitating zero-lag synchrony resonance-induced synchronization, outline the conditions for its occurrence, and propose that it may be a general mechanism to promote zero-lag synchrony in the brain.Comment: 41 pages, 12 figures, and 11 supplementary figure

A mechanism for achieving zero-lag long-range synchronization of neural activity

Poster presentation: How can two distant neural assemblies synchronize their firings at zero-lag even in the presence of non-negligible delays in the transfer of information between them? Neural synchronization stands today as one of the most promising mechanisms to counterbalance the huge anatomical and functional specialization of the different brain areas. However, and albeit more evidence is being accumulated in favor of its functional role as a binding mechanism of distributed neural responses, the physical and anatomical substrate for such a dynamic and precise synchrony, especially zero-lag even in the presence of non-negligible delays, remains unclear. Here we propose a simple network motif that naturally accounts for zero-lag synchronization of spiking assemblies of neurons for a wide range of temporal delays. We demonstrate that when two distant neural assemblies do not interact directly but relaying their dynamics via a third mediating single neuron or population and eventually achieve zero-lag coherent firing. Extensive numerical simulations of populations of Hodgkin-Huxley neurons interacting in such a network are analyzed. The results show that even with axonal delays as large as 15 ms the distant neural populations can synchronize their firings at zero-lag in a millisecond precision after the exchange of a few spikes. The role of noise and a distribution of axonal delays in the synchronized dynamics of the neural populations are also studied confirming the robustness of this sync mechanism. The proposed network module is densely embedded within the complex functional architecture of the brain and especially within the reciprocal thalamocortical interactions where the role of indirect pathways mimicking direct cortico-cortical fibers has been already suggested to facilitate trans-areal cortical communication. In summary the robust neural synchronization mechanism presented here arises as a consequence of the relay and redistribution of the dynamics performed by a mediating neuronal population. In opposition to previous works, neither inhibitory, gap junctions, nor complex networks need to be invoked to provide a stable mechanism of zero-phase correlated activity of neural populations in the presence of large conduction delays

Diversity improves performance in excitable networks

As few real systems comprise indistinguishable units, diversity is a hallmark of nature. Diversity among interacting units shapes properties of collective behavior such as synchronization and information transmission. However, the benefits of diversity on information processing at the edge of a phase transition, ordinarily assumed to emerge from identical elements, remain largely unexplored. Analyzing a general model of excitable systems with heterogeneous excitability, we find that diversity can greatly enhance optimal performance (by two orders of magnitude) when distinguishing incoming inputs. Heterogeneous systems possess a subset of specialized elements whose capability greatly exceeds that of the nonspecialized elements. Nonetheless, the behavior of the whole network can outperform all subgroups. We also find that diversity can yield multiple percolation, with performance optimized at tricriticality. Our results are robust in specific and more realistic neuronal systems comprising a combination of excitatory and inhibitory units, and indicate that diversity-induced amplification can be harnessed by neuronal systems for evaluating stimulus intensities.Comment: 17 pages, 7 figure

ESTILOS GERENCIAIS DOS COORDENADORES DE CURSOS DE GRADUAÇÃO DE UMA INSTITUIÇÃO DE ENSINO SUPERIOR

O estudo objetivou identificar os estilos gerenciais dos coordenadores de curso de graduação de uma instituição de ensino superior comunitária sediada em Santa Catarina. Para tal, realizou-se pesquisa descritiva, com abordagem quantitativa. Os dados foram apurados por meio de levantamento (survey) baseado em questionário respondido por 20 coordenadores de cursos de da universidade pesquisada, cujos dados foram analisados por meio de estatística descritiva. Os principais achados da pesquisa revelam coordenadores com formação adequada para o exercício de tal função, além de que grande parte dos respondentes possui experiência anterior na área de gestão. Quanto às principais funções evidenciadas pelos respondentes, estas referem-se à organização (75%), ao planejamento (65%), à liderança (55%) e à de mediador (50%). Os resultados indicam, ainda, coordenadores mais voltados à gestão dos próprios cursos, mas que não deixam de pensar na instituição como um todo. Também foi possível constatar que os coordenadores mostraram-se preocupados com a qualidade dos cursos, mantendo bom nível de comunicação com seus pares, bem como com os demais cursos de graduação da instituição

Dwelling Quietly in the Rich Club: Brain Network Determinants of Slow Cortical Fluctuations

For more than a century, cerebral cartography has been driven by investigations of structural and morphological properties of the brain across spatial scales and the temporal/functional phenomena that emerge from these underlying features. The next era of brain mapping will be driven by studies that consider both of these components of brain organization simultaneously -- elucidating their interactions and dependencies. Using this guiding principle, we explored the origin of slowly fluctuating patterns of synchronization within the topological core of brain regions known as the rich club, implicated in the regulation of mood and introspection. We find that a constellation of densely interconnected regions that constitute the rich club (including the anterior insula, amygdala, and precuneus) play a central role in promoting a stable, dynamical core of spontaneous activity in the primate cortex. The slow time scales are well matched to the regulation of internal visceral states, corresponding to the somatic correlates of mood and anxiety. In contrast, the topology of the surrounding "feeder" cortical regions show unstable, rapidly fluctuating dynamics likely crucial for fast perceptual processes. We discuss these findings in relation to psychiatric disorders and the future of connectomics.Comment: 35 pages, 6 figure

Arranjo produtivo local da indústria madeireira no Acre: informações preliminares.

Uma das maiores preocupações com o desenvolvimento regional na Amazônia tem sido a utilização desorganizada e desprovida dos cuidados com a sustentabilidade ambiental, social e econômica dos empreendimentos que utilizam seus recursos naturais para a geração de emprego e renda na região. Muito tem sido discutido em relação ao modelo de desenvolvimento regional que leve não somente a geração de emprego e renda na região, mas também que seja capaz de possibilitar a sustentabilidade ambiental com o mínimo de impactos indesejáveis sobre esse ecossistema. A abordagem dos Arranjos Produtivos Locais (APLs) pode representar um instrumento da maior importância em apoio ao desenvolvimento regional com a possibilidade de mostrar caminhos que possibilitem o fortalecimento de APLs em pontos estratégicos da Amazônia, contribuindo fortemente para o desenvolvimento sustentável da região. Este artigo apresenta as iniciativas de pesquisa, financiadas pelo CNPq em apoiar as ações governamentais na identificação de possibilidades de desenvolvimento local fundamentado em pesquisas junto à base produtiva da indústria madeireira no estado do Acre. Embora o estudo não apresente dados conclusivos, os dados obtidos até este momento, apresentam indicativos importantes na busca de formulação de políticas públicas em apoio ao fortalecimento e consolidação do APL de produtos madeireiros no Acre

Indicações Geográficas no Brasil: as indicações de procedências já outorgadas e as áreas e produtos com potencial de certificação.

Este artigo trata do tema das Indicações Geográficas, as quais se constituem numa das formas especiais de proteção aos produtos, que visam, principalmente, destacar seus aspectos distintivos, através da identificação e uso dos fatores naturais e humanos. A temática da indicação geográfica é uma área do direito de propriedade intelectual bastante discutida e aplicada em regiões da Europa e dos Estados Unidos, mais ainda pouco difundida no Brasil. Neste país existem quatro Indicações Geográficas na modalidade de Indicação de Procedência, envolvendo os vinhos fino da região do Vale dos Vinhedos - RS, o café do Cerrado de Minas Gerais, a carne do Pampa Gaúcho e a Cachaça de Paraty no Rio de Janeiro. O primeiro registro de Indicação Geográfica, na categoria de Indicação de Procedência foi outorgado em 2002, ao vinho fino da região do Vale dos Vinhedos, na Serra Gaúcha, no Estado do Rio Grande do Sul. Desde então, diferentes estudos estão sendo realizados para identificar produtos, com propriedades ou tipificações específicas, que possam ser diferenciados por características próprias ou particulares, que gerem potencial para proteção, e que sejam localizados em regiões conhecidas com centro de extração, produção ou fabricação desses produtos. Destacam-se como potenciais para outorga de Indicações Geográficas, tanto na modalidade de Indicação de Procedência como Denominação de Origem as mangas e uvas no Vale do Rio São Francisco, as maçãs do Planalto Central, o queijo de Minas. Merecem destaque tantos produtos típicos da Amazônia, que podem ser objeto de Indicações Geográficas, nas modalidades de Indicação de Procedência ou Denominação de Origem: Castanha do Pará, Cachaça de Abaeté, Farinha de Bragança, Açaí do Pará ou Marajó, Gorijuba de Vigia, Queijo Marajoara, Carangueijo de São Caetano de Odivelas