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venerdì, maggio 08, 2009

PP09 (III)

There was an error in the derivation of the partial differential equation for the age distribution in the slides. I have changed it, and now the slides are correct.

The derivation goes as follows; assume that we have a renewal process with age distribution u and hazard rate f. After a short time dt you will have that units with age s+dt at time t+dt are exactly the units that at time t had age s and that did not produce an event. Locally on time, the probability of not emitting an event is

P(\mbox{no event in (t,t+dt}) \approx e^{-\phi(s(t)) dt}

so, plugging this into the age distribution we obtain

u(t+dt,s+dt) \approx e^{-\phi(s) dt} u(t,s)

Fine. We now subtract u(t,s+dt) from both sides of the equation and expand the exponential function up to first order. This leads to

u(t+dt,s+dt)-u(t,s+dt) \approx (1-\phi(s) dt) u(t,s) - u(t,s+dt)

Rearrangin and dividing by dt leads to

\frac{u(t+dt,s+dt)-u(t,s+dt)}{dt} \approx \frac{u(t,s)- u(t,s+dt)}{dt}- \phi(s) u(t,s)

Of course this means

\partial_t u(t,s) \approx -\partial_s u(t,s) - \phi(s) u(t,s)

complemented with some initial and boundary condition.

martedì, marzo 31, 2009

Curve caratteristiche e curve di risposta

Cosa c'entra il metodo delle curve caratteristiche con le neuroscienze, mi chiedeva oggi un collega per telefono?

Se descriviamo un neurone tramite un processo puntuale caratterizzato da una certa frequenza condizionale h, allora avremo che l'evoluzione della distribuzione d'età sarà governata per tempi brevi t dall'equazione

\partial_t u = -\partial_\tau u - h u

dotata di una condizione iniziale. Questa è una equazione alle derivate parziali libera (cioè priva di condizioni al bordo), e la risposta in termini di frequenza di potenziali d'azione è data da

\int uh dx

Ma tale PDE può essere risolta analiticamente tramite il metodo delle caratteristiche: ecco che c'entra!