Dynamics of excitable cells: spike-adding phenomena in action

Barrio, Roberto (Universidad de Zaragoza) ; Ibáñez, Santiago ; Jover-Galtier, Jorge A. (Universidad de Zaragoza) ; Lozano, Álvaro (Universidad de Zaragoza) ; Martínez, M. Ángeles (Universidad de Zaragoza) ; Mayora-Cebollero, Ana (Universidad de Zaragoza) ; Mayora-Cebollero, Carmen (Universidad de Zaragoza) ; Pérez, Lucía ; Serrano, Sergio (Universidad de Zaragoza) ; Vigara, Rubén (Universidad de Zaragoza)

Resumen: We study the dynamics of action potentials of some electrically excitable cells: neurons and cardiac muscle cells. Bursting, following a fast–slow dynamics, is the most characteristic behavior of these dynamical systems, and the number of spikes may change due to spike-adding phenomenon. Using analytical and numerical methods we give, by focusing on the paradigmatic 3D Hindmarsh–Rose neuron model, a review of recent results on the global organization of the parameter space of neuron models with bursting regions occurring between saddle-node and homoclinic bifurcations (fold/hom bursting). We provide a generic overview of the different bursting regimes that appear in the parametric phase space of the model and the bifurcations among them. These techniques are applied in two realistic frameworks: insect movement gait changes and the appearance of Early Afterdepolarizations in cardiac dynamics.

Idioma: Inglés

DOI: 10.1007/s40324-023-00328-2

Año: 2024

Publicado en: SEMA Journal 81 (2024), 113-146
ISSN: 2254-3902

Factor impacto SCIMAGO: 0.516 - Applied Mathematics (Q2) - Numerical Analysis (Q2) - Modeling and Simulation (Q2) - Control and Optimization (Q2)

Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/AEI/PID2021-122961NB-I00
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/DGA/E22-20R
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/DGA-FSE/E24-20R
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/DGA/LMP94_21
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/MCIU/FPU20-04039
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/MICINN/PGC2018-096026-B-I00
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/MICINN-AEI/PID2020-113052GB-I00
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/MINECO-FEDER/MTM2017-87697-P

Tipo y forma: Artículo (Versión definitiva)

Área (Departamento): Área Geometría y Topología (Dpto. Matemáticas)
Área (Departamento): Área Matemática Aplicada (Dpto. Matemática Aplicada)