Visualização 3d da dinâmica de redes neurais: uma ferramenta computacional

Abstract

Atualmente na área de Neurociência, muitos cientistas ao redor do mundo almejam visualizar a dinâmica de redes neurais de forma mais simples. Em uma rede neural, a dinâmica pode ser descrita por meio de dois elementos: sua atividade e sua plasticidade sináptica, isto é, mediante os disparos dos neurônios e da mudança das sinapses ao longo do tempo, respectivamente. A carência de recursos computacionais para auxiliar na visualização da dinâmica de redes neurais dificulta os estudos dos neurocientistas que, para conseguirem algum resultado, utilizam métodos mais trabalhosos com o auxílio de ferramentas de visualização de grafos para tentar visualizar a dinâmica. O objetivo geral deste trabalho é propor uma ferramenta computacional para visualização da dinâmica de redes neurais em três dimensões. Para este propósito, inicialmente foi realizado um estudo sobre os conhecimentos básicos de Neurociência, especificamente, sobre Redes Neurais. Por oferecer os conhecimentos necessários para a programação da ferramenta, a Computação Gráfica também foi uma área importante estudada. A respeito da implementação, a linguagem de programação C++ e o paradigma Orientado a Objetos foram utilizados, sendo auxiliada pelo ambiente de desenvolvimento Dev C++. A síntese de imagens foi feita com o auxílio da biblioteca OpenGL e o menu da ferramenta foi criado utilizando-se a biblioteca de funcionalidades GLUT. Um arquivo de entrada foi definido para inserção das configurações das redes neurais a serem renderizadas. Finalmente, algumas funcionalidades foram implementadas, tais como: a rotação e o zooming in/out da rede neural, assim como a exportação de suas configurações para arquivos com a extensão wrl. Como resultado, este trabalho propõe a ferramenta computacional DyRENE Visual para visualização 3D da dinâmica de redes neurais utilizando-se a topologia altamente conectada. Após vários testes realizados na ferramenta utilizando exemplos de redes neurais, foi possível concluir que a ferramenta é uma solução para a dificuldade abordada e pode ser aperfeiçoada em trabalhos futuros