Profesor Titular, Instituto de Neurociencia, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaíso.
Investigador, Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso.
Coordinador de Postgrado, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaíso.
Doctor en Ciencias, mención Biología Molecular, Celular y Neurociencias. Universidad de Chile (2004)
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Modelado Matemático del Comportamiento Neuronal
Las neuronas y las redes neuronales presentan un comportamiento complejo debido a la alta no linealidad de sus respuestas a diferentes estímulos. Gran parte de lo que actualmente comprendemos sobre este comportamiento proviene del modelado matemático de los diferentes procesos que ocurren en la membrana celular. El análisis de sistemas dinámicos que surgen de los principios físicos y químicos que subyacen a la transmisión de señales eléctricas en los organismos vivos ha sido de gran ayuda para la comprensión de datos experimentales y constituye, además, un campo de investigación en sí mismo.
Mis intereses de investigación actuales giran en torno a entender cómo emergen, y cómo pueden alterarse, comportamientos complejos en redes neuronales que están siendo estudiados activamente en registros de actividad cerebral. A partir de experimentos de electroencefalografía (EEG) y resonancia magnética funcional (fMRI) se ha descubierto en los últimos años que nuestro cerebro se caracteriza por una riqueza dinámica evidenciada en la dinámica de conectividad funcional (dFC) y la emergencia de estadística de alto orden (HOI; high-order interdependences). Usando simulaciones de dinámica neuronal con principios biofísicos, hemos descrito qué propiedades de la conectividad estructural favorecen estos comportamientos. Además, estamos relacionando estos hallazgos con datos experimentales obtenidos en sujetos de diversas edades, relacionando los cambios en la conectividad funcional dinámica con otros cambios que sufre nuestro cerebro a medida que envejecemos.
Finalmente, para entender cómo el aprendizaje de una cierta tarea puede favorecer la aparición de interacciones sinérgicas de alto orden, estamos estudiando estas propiedades en redes neuronales artificiales entrenadas para resolver distintas tareas de tipo cognitivo.
Publicaciones seleccionadas
- Olivares J, Orio P, Sadílek V, Schmachtenberg O, Canales-Johnson A.
(2025) Odorant representations indicate nonlinear processing across the olfactory system. Cereb Cortex. 35(5):bhaf112.
doi:10.1093/cercor/bhaf112 - Castillo-Velasquez C, Matamala E, Becerra D, Orio P, Brauchi SE.
(2024) Optical recordings of organellar membrane potentials and the components of membrane conductance in lysosomes. J Physiol. 602(8):1637–1654.
doi:10.1113/JP283825 - Coronel-Oliveros C, Gómez RG, Ranasinghe K, Sainz-Ballesteros A, Legaz A, Fittipaldi S, Cruzat J, Herzog R, Yener G, Parra M, Aguillon D, Lopera F, Santamaria-Garcia H, Moguilner S, Medel V, Orio P, Whelan R, Tagliazucchi E, Prado P, Ibañez A.
(2024) Viscous dynamics associated with hypoexcitation and structural disintegration in neurodegeneration via generative whole-brain modeling. Alzheimers Dement. 20(5):3228–3250.
doi:10.1002/alz.13788 - Coronel-Oliveros C, Medel V, Orellana S, Rodiño J, Lehue F, Cruzat J, Tagliazucchi E, Brzezicka A, Orio P, Kowalczyk-Grębska N, Ibáñez A.
(2024) Gaming expertise induces meso-scale brain plasticity and efficiency mechanisms as revealed by whole-brain modeling. Neuroimage. 293:120633.
doi:10.1016/j.neuroimage.2024.120633 - Coronel-Oliveros C, Gießing C, Medel V, Cofré R, Orio P.
(2023) Whole-brain modeling explains the context-dependent effects of cholinergic neuromodulation. Neuroimage. 265:119782.
doi:10.1016/j.neuroimage.2022.119782 - Luppi AI, Cabral J, Cofre R, Mediano PAM, Rosas FE, Qureshi AY, Kuceyeski A, Tagliazucchi E, Raimondo F, Deco G, Shine JM, Kringelbach ML, Orio P, Ching S, Sanz-Perl Y, Diringer MN, Stevens RD, Sitt JD.
(2023) Computational modelling in disorders of consciousness: closing the gap towards personalised models for restoring consciousness. Neuroimage. 275:120162.
doi:10.1016/j.neuroimage.2023.120162 - Rivera B, Moreno C, Lavanderos B, Hwang JY, Fernández-Trillo J, Park KS, Orio P, Viana F, Madrid R, Pertusa M.
(2021) Constitutive phosphorylation as a key regulator of TRPM8 channel function. J Neurosci. 41(41):8475–8493.
doi:10.1523/JNEUROSCI.0345-21.2021 - Xu K, Maidana JP, Orio P.
(2021) Diversity of neuronal activity is provided by hybrid synapses. Nonlinear Dyn. 105:2693–2710.
doi:10.1007/s11071-021-06704-9 - Rivera B, Campos M, Orio P, Madrid R, Pertusa M.
(2020) Negative Modulation of TRPM8 Channel Function by Protein Kinase C in Trigeminal Cold Thermoreceptor Neurons. Int. J. Mol. Sci. 21(12):4420.
https://doi.org/10.3390/ijms21124420
- 2024 – 2028 Emergence Of Collective Behavior In Learning Neuronal Networks. Fondecyt Regular n° 1241469. Investigador Responsable
- 2024 – 2026 Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso (CINV), CIDI Regular, CIDI-8. Investigador
- Andrés Montenegro. Doctorado en Ciencias mención Biofísica y Biología Computacional – UV
- María Pineda. Doctorado en Ciencias mención Biofísica y Biología Computacional - UV
- Sebastián Orellana. Doctorado en Ciencias mención Biofísica y Biología Computacional - UV
- Javier Palma. Doctorado en Ciencias Biológicas Mención Neurociencia - UV
- Pamela Illescas. Doctorado en Ciencias mención Biofísica y Biología Computacional - UV
- Fernando Lehue. Doctorado en Ciencias mención Biofísica y Biología Computacional - UV
- Diego Becerra. Doctorado en Ciencias mención Biofísica y Biología Computacional – UV
- Yael Flores. Magíster en Ciencias Biológicas, mención Neurociencia - UV
