A new bifurcation parameter in a modified Huber-Braun model

Abstract

Original scientific paper Thermally sensitive neurons represent a bursting-spiking activity that is indicated by rapid repetitive spiking trains of action potentials pursued by dormant periods. Synchronization of such behavior in a network of coupled spiking neurons such as the epileptogenic zone in the brain may cause some neurological disorders such as epileptic seizures. This paper introduces a new approach for predicting the seizure onset in a model of an epileptic neuron. The parameters which are used for simulations have been selected in such a way that they would be potentially applicable in the non-invasive brain stimulation approaches such as repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS). In this regard, a modified Huber-Braun model of a thermally sensitive neuron exposed to external rTMS-induced voltages is presented. Applying the chaos theory, the bifurcation diagram of a modified Huber-Braun model with a new bifurcation parameter is used to estimate the time at which the bifurcation takes place whereby allowing a more accurate prediction of the seizure onset based on the modified model. Keywords: bifurcation theory; Huber-Braun model; seizure Istraživanje novog parametra bifurkacije u modificiranom Huber-Braun modeluIzvorni znanstveni članak Toplinsko osjetljivi neuroni predstavljaju pulsirajuće-prskajuću aktivnost predskazanu brzim ponavljajućim iznenadnim razvojem događanja praćenim periodima spavanja. Sinhronizacija takvog ponašanja u mreži spojenih prskajućih neurona kao što je epileptogena zona u mozgu može dovesti do neuroloških poremećaja poput epileptičkih napada. U radu se predlaže novi pristup predviđanju napada modelom epileptičkog neurona. Parametri upotrebljeni u simulaciji izabrani su tako da se mogu potencijalno primijeniti u pristupima neinvazivnim stimulacijama mozga kao što je ponavljajuća transkranijalna magnetska stimulacija (rTMS). U tom pogledu, predstavlja se modificirani Huber-Braun model termalno osjetljivog neurona izloženog rTMS-induciranoj voltaži. Primjenjujući teoriju kaosa dijagram bifurkacije modificiranog Huber-Braun modela s novim parametrom bifurkacije primijenjen je za procjenu vremena u kojem dolazi do bifurkacije čime se omogućuje točnije predviđanje početka napada na temelju modificiranog modela.