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Enregistrement W2171105334 · doi:10.1186/1471-2202-13-s1-p128

Turing instabilities in a mean field model of electrocortical activity

2012· article· en· W2171105334 sur OpenAlexaff
Lennaert van Veen, Kevin Green

Notice bibliographique

RevueBMC Neuroscience · 2012
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueNeural dynamics and brain function
Établissements canadiensOntario Tech University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésNeuroscienceTuringField (mathematics)PsychologyComputer scienceCognitive scienceMathematicsProgramming language

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The mean field model formulated by Liley et al. [1] describes the membrane potential and synaptic interaction of excitatory and inhibitory neuron populations in a two-dimensional slab of cortical tissue. When complemented with periodic boundary conditions, it yields a set of fourteen coupled partial differential equations that encompass both highly nonlinear local interaction and long-range interaction through cable equations. We consider these equations as an autonomous dynamical system and aim to parse it using bifurcation analysis. We focus in particular on Turing-type bifurcations from spatially homogeneous equilibria to time-periodic patterns. Such bifurcations have been considered in simplified models but, to the best of our knowledge, not in a physiologically realistic setting [2]. In this study, we fix the model parameters to values that have previously been shown to lead to physiologically interesting γ-range activity [3]. We locate the primary instability when varying the inhibitory-to-inhibitory connection density, known to strongly affect the power spectrum, and the system size. Although for small system size, spatially homogeneous periodic solutions appear, for system sizes of a few square centimeters we observe centimeter-scale, oscillating patterns, which appear in subcritical Hopf bifurcations and have a strong γ-band component in their power spectrum. An example is shown in Fig. ​Fig.1,1, for a domain of 12.8 by 12.8cm. The black curve denotes stable (solid) and unstable (dashed) equilibria, and the blue curve denotes spatially homogeneous periodic solutions. The latter can be stable to spatially homogeneous perturbations. The primary instability corresponds to a spatial wave number two in both directions. The inlay shows a snapshot of the excitatory membrane potential for the corresponding, mildly unstable, periodic solution near the Hopf bifurcation. Figure 1 Partial bifurcation diagram of the mean-field model. A periodic solution (blue) bifurcates from an equilibrium (black), both spatially homogeneous. The primary instability, however, is a Turing bifurcation to the pattern in the left inlay. The second ... We have implemented a time-stepper in the open-source PETSc environment [4]. It uses a finite difference approximation for the Laplacian and first order implicit time stepping, both for the field equations and for the tangent linear model. The distribution of the grid over CPUs is automated, allowing for efficient parallel computation. This code can be used for the computation of equilibria, traveling waves, periodic orbits, manifolds and other building blocks of dynamical systems analysis, leading to a greater insight in the model's behaviour than could previously be extracted from analysis of spatially homogeneous solutions alone.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,286
Score d'incertitude au seuil0,380

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,078
Tête enseignante GPT0,285
Écart entre enseignants0,207 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2012
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