Key bifurcations of bursting polyrhythms in 3-cell central pattern generators.
Key bifurcations of bursting polyrhythms in 3-cell central pattern generators.
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DOI：
10.1371/journal.pone.0092918
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Shilnikov AL
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wojcik J;Schwabedal J;Clewley R;Shilnikov AL
我们确定和描述的关键定性的节奏状态，在各种3细胞网络图案的多功能中央模式发生器（CPG）。这种CPG是细胞的神经微电路，其协同相互作用产生具有不同锁相模式的突发活动的多个状态。为了研究生物学上合理的CPG模型，我们开发了一套计算工具，将网络中节奏模式的稳定性和存在性问题减少到细胞之间相位滞后的庞加莱返回映射的不动点和不变曲线的分叉分析。我们探讨不同的功能可能性的图案涉及对称性破缺和异质性。这是通过改变细胞之间突触的耦合特性并研究相应返回映射结构的质的变化来实现的。我们的研究结果提供了一个系统的基础，了解合理的生物物理机制的调节产生的各种CPGs的背景下，运动控制，如步态转换运动的节奏模式。我们的分析不需要知识的方程建模的系统，并提供了一个强大的定性方法来研究节奏行为的详细模型。因此，我们的方法适用于运动控制之外的广泛的生物现象。
We identify and describe the key qualitative rhythmic states in various 3-cell network motifs of a multifunctional central pattern generator (CPG). Such CPGs are neural microcircuits of cells whose synergetic interactions produce multiple states with distinct phase-locked patterns of bursting activity. To study biologically plausible CPG models, we develop a suite of computational tools that reduce the problem of stability and existence of rhythmic patterns in networks to the bifurcation analysis of fixed points and invariant curves of a Poincaré return maps for phase lags between cells. We explore different functional possibilities for motifs involving symmetry breaking and heterogeneity. This is achieved by varying coupling properties of the synapses between the cells and studying the qualitative changes in the structure of the corresponding return maps. Our findings provide a systematic basis for understanding plausible biophysical mechanisms for the regulation of rhythmic patterns generated by various CPGs in the context of motor control such as gait-switching in locomotion. Our analysis does not require knowledge of the equations modeling the system and provides a powerful qualitative approach to studying detailed models of rhythmic behavior. Thus, our approach is applicable to a wide range of biological phenomena beyond motor control.
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影响因子：
2.1
作者：
Best, J;Borisyuk, A;Wechselberger, M
通讯作者：
Wechselberger, M
DOI：
10.1073/pnas.0406343101
发表时间：
2004-10-26
影响因子：
11.1
作者：
Kopell, N;Ermentrout, B
通讯作者：
Ermentrout, B
影响因子：
8.6
作者：
Belykh, I;de Lange, E;Hasler, M
通讯作者：
Hasler, M
影响因子：
8.6
作者：
Belykh, Igor;Shilnikov, Andrey
通讯作者：
Shilnikov, Andrey
影响因子：
1.9
作者：
Dror, R;Canavier, CC;Byrne, JH
通讯作者：
Byrne, JH