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(Referência obtida automaticamente do Web of Science, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores.)

Bistable Firing Pattern in a Neural Network Model

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Autor(es):
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Protachevicz, Paulo R. [1] ; Borges, Fernando S. [2] ; Lameu, Ewandson L. [3] ; Ji, Peng [4, 5] ; Iarosz, Kelly C. [6] ; Kihara, Alexandre H. [2] ; Caldas, Lbere L. [6] ; Szezech Jr, Jose D. ; Baptiste, Murilo S. [7] ; Macau, Elbert E. N. [3] ; Antonopoulos, Chris G. [8] ; Batista, Antonio M. [9, 10] ; Kurthsw, Juergen [11, 12]
Número total de Autores: 13
Afiliação do(s) autor(es):
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[1] Univ Estadual Ponta Grossa, Grad Sci Program Phys, Ponta Grossa - Brazil
[2] Fed Univ ABC, Ctr Math Computat & Cognit, Sao Bernardo Do Campo - Brazil
[3] Natl Inst Space Res, Sao Jose Dos Campos - Brazil
[4] Fudan Univ, Minist Educ, Key Lab Computat Neurosci & Brain Inspired Intell, Shanghai - Peoples R China
[5] Fudan Univ, Inst Sci & Technol Brain Inspired Intelligence, Shanghai - Peoples R China
[6] Univ Sao Paulo, Inst Phys, Sao Paulo - Brazil
[7] Univ Aberdeen, SUPA, Inst Complex Syst & Math Biol, Aberdeen - Scotland
[8] Univ Essex, Dept Math Sci, Colchester, Essex - England
[9] Szezech Jr, Jr., Jose D., Univ Estadual Ponta Grossa, Grad Sci Program Phys, Ponta Grossa - Brazil
[10] Szezech Jr, Jr., Jose D., Univ Estadual Ponta Grossa, Dept Math & Stat, Ponta Grossa - Brazil
[11] Humboldt Univ, Dept Phys, Berlin - Germany
[12] Potsdam Inst Climate Impact Res, Potsdam - Germany
Número total de Afiliações: 12
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: FRONTIERS IN COMPUTATIONAL NEUROSCIENCE; v. 13, APR 5 2019.
Citações Web of Science: 1
Resumo

Excessively high, neural synchronization has been associated with epileptic seizures, one of the most common brain diseases worldwide. A better understanding of neural synchronization mechanisms can thus help control or even treat epilepsy. In this paper, we study neural synchronization in a random network where nodes are neurons with excitatory and inhibitory synapses, and neural activity for each node is provided by the adaptive exponential integrate-and-fire model. In this framework, we verify that the decrease in the influence of inhibition can generate synchronization originating from a pattern of desynchronized spikes. The transition from desynchronous spikes to synchronous bursts of activity, induced by varying the synaptic coupling, emerges in a hysteresis loop due to bistability where abnormal (excessively high synchronous) regimes exist. We verify that, for parameters in the bistability regime, a square current pulse can trigger excessively high (abnormal) synchronization, a process that can reproduce features of epileptic seizures. Then, we show that it is possible to suppress such abnormal synchronization by applying a small-amplitude external current on > 10% of the neurons in the network. Our results demonstrate that external electrical stimulation not only can trigger synchronous behavior, but more importantly, it can be used as a means to reduce abnormal synchronization and thus, control or treat effectively epileptic seizures. (AU)

Processo FAPESP: 16/23398-8 - Plasticidade sináptica em redes neuronais com atraso
Beneficiário:Ewandson Luiz Lameu
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 15/50122-0 - Fenômenos dinâmicos em redes complexas: fundamentos e aplicações
Beneficiário:Elbert Einstein Nehrer Macau
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 17/18977-1 - Análise da contribuição das sinapses elétricas na sicronização neuronal
Beneficiário:Fernando da Silva Borges
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 15/07311-7 - Comportamento dinâmico de redes neurais
Beneficiário:Kelly Cristiane Iarosz
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 17/13502-5 - Sincronização em redes com atraso e plasticidade sináptica
Beneficiário:Ewandson Luiz Lameu
Linha de fomento: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 16/16148-5 - Comportamento síncrono e plasticidade sináptica em redes complexas
Beneficiário:Kelly Cristiane Iarosz
Linha de fomento: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 18/03211-6 - Dinâmica não linear
Beneficiário:Iberê Luiz Caldas
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático