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Titel: Scale-free avalanches in arrays of FitzHugh-Nagumo oscillators
VerfasserIn: Contreras, Max
Medeiros, Everton S.
Zakharova, Anna
Hövel, Philipp
Franović, Igor
Sprache: Englisch
Titel: Chaos
Bandnummer: 33
Heft: 9
Verlag/Plattform: AIP Publishing
Erscheinungsjahr: 2023
Freie Schlagwörter: Dynamical systems
Phase transitions
Acoustic noise
Thermodynamic functions
Artificial neural networks
Canard
Perturbation theory
Probability theory
Complex systems theory
Relaxation oscillations
DDC-Sachgruppe: 500 Naturwissenschaften
Dokumenttyp: Journalartikel / Zeitschriftenartikel
Abstract: The activity in the brain cortex remarkably shows a simultaneous presence of robust collective oscillations and neuronal avalanches, where intermittent bursts of pseudo-synchronous spiking are interspersed with long periods of quiescence. The mechanisms allowing for such coexistence are still a matter of an intensive debate. Here, we demonstrate that avalanche activity patterns can emerge in a rather simple model of an array of diffusively coupled neural oscillators with multiple timescale local dynamics in the vicinity of a canard transition. The avalanches coexist with the fully synchronous state where the units perform relaxation oscillations. We show that the mechanism behind the avalanches is based on an inhibitory effect of interactions, which may quench the spiking of units due to an interplay with the maximal canard. The avalanche activity bears certain heralds of criticality, including scale-invariant distributions of event sizes. Furthermore, the system shows increased sensitivity to perturbations, manifested as critical slowing down and reduced resilience.
DOI der Erstveröffentlichung: 10.1063/5.0165778
URL der Erstveröffentlichung: https://doi.org/10.1063/5.0165778
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291--ds-405814
hdl:20.500.11880/36459
http://dx.doi.org/10.22028/D291-40581
ISSN: 1089-7682
1054-1500
Datum des Eintrags: 25-Sep-2023
Fakultät: NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät
Fachrichtung: NT - Physik
Professur: NT - Prof. Dr. Ludger Santen
Sammlung:SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes

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