Computação em um único neurônio

Um artigo excelente, que valeria só pela introdução:

Em escalas temporais curtas, pode-se conceber o neurônio individual como um dispositivo computacional que mapeia os inputs de suas sinapses em uma sequência de potenciais evocados (action potentials) ou disparos (spikes). Para uma boa aproximação, a dinâmica desse mapeamento é determinada pelas propriedades cinéticas dos canais de íons da membrana do neurônio. Nesses cinquenta anos desde o trabalho pioneiro de Hodgkin e Huxley, presenciamos a evolução de uma descrição ainda mais detalhada da cinética dos canais, tornando plausível que a dinâmica de curto prazo de quase todos os neurônios que encontremos poderá ser compreendida em termos de interações entre uma mistura de tipos de canais diversos mas conhecidos. A existência da figura microscópica quase completa introduz uma questão bem diferente: O que o neurônio computa? Ainda que os modelos da tradição de Hodgkin e Huxley definam um sistema dinâmico que irá reproduzir o comportamento do neurônio, esta descrição em termos de equações diferenciais está longe do que intuimos sobre - ou da descrição formal de - computação.

O problema do que os neurônios computam é uma instância de um problema mais geral da moderna biologia e biofísica quantitativa: dada uma descrição microscópica progressivamente mais completa de proteínas e suas interações, como devemos entender a emergência da função? No caso dos neurônios, as proteínas são os canais de íons, e as interações são muito simples - a corrente flui através de canais abertos, carregando a capacitância da célula, e todos os canais experimentam a voltagem resultante. Sem dúvida, não há outra rede de interação de proteínas para a qual as equações relevantes sejam conhecidas com tantos detalhes; de fato, alguns esforços para entender a função e a computação de outras redes de proteínas utilizam analogias com sistemas neurais. A despeito da relativa completude de nossa figura microscópica dos neurônios, ainda há uma grande lacuna entre a descrição da cinética molecular e a compreensão função. Dado algum input dinâmico complexo em um neurônio, deveríamos ser capazes de simular a cadeia de disparos resultante, mas somos levados a olhar para as equações da cinética dos canais e dizer que essa transformação de inputs em disparos é equivalente a alguma computação simples (ou talvez não tão simples) como filtragem, ajuste de limite ou limiar (thresholding) , detecção de coincidência ou extração de característica.

Computation in a single neuron: Hodgkin and Huxley revisited
Blaise Agüera y Arcas, Adrienne L. Fairhall, & William Bialek
(Veja as afiliações dos autores no artigo)
Neural Computation 15, 1715–1749 (2003)

Se o seu interesse é codificação neural, nosso guru Cosma Shalizi (conheça-o na postagem de 16 de março de 2010) tem umas dicas em:
http://cscs.umich.edu/~crshalizi/notebooks/neural-coding.html