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dc.contributor.author
Piccinini, Juan Ignacio
dc.contributor.author
Perez Ipiña, Ignacio Martin
dc.contributor.author
Laufs, Helmut
dc.contributor.author
Kringelbach, Morten
dc.contributor.author
Deco, Gustavo
dc.contributor.author
Sanz Perl Hernandez, Yonatan
dc.contributor.author
Tagliazucchi, Enzo Rodolfo
dc.date.available
2022-12-21T13:12:05Z
dc.date.issued
2021-02
dc.identifier.citation
Piccinini, Juan Ignacio; Perez Ipiña, Ignacio Martin; Laufs, Helmut; Kringelbach, Morten; Deco, Gustavo; et al.; Noise-driven multistability vs deterministic chaos in phenomenological semi-empirical models of whole-brain activity; American Institute of Physics; Chaos; 31; 2; 2-2021; 1-16
dc.identifier.issn
1054-1500
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/11336/181942
dc.description.abstract
An outstanding open problem in neuroscience is to understand how neural systems are capable of producing and sustaining complex spatiotemporal dynamics. Computational models that combine local dynamics with in vivo measurements of anatomical and functional connectivity can be used to test potential mechanisms underlying this complexity. We compared two conceptually different mechanisms: Noise-driven switching between equilibrium solutions (modeled by coupled Stuart-Landau oscillators) and deterministic chaos (modeled by coupled Rossler oscillators). We found that both models struggled to simultaneously reproduce multiple observables computed from the empirical data. This issue was especially manifested in the case of noise-driven dynamics close to a bifurcation, which imposed overly strong constraints on the optimal model parameters. In contrast, the chaotic model could produce complex behavior over a range of parameters, thus being capable of capturing multiple observables at the same time with good performance. Our observations support the view of the brain as a non-equilibrium system able to produce endogenous variability. We presented a simple model capable of jointly reproducing functional connectivity computed at different temporal scales. Besides adding to our conceptual understanding of brain complexity, our results inform and constrain the future development of biophysically realistic large-scale models.
dc.format
application/pdf
dc.language.iso
eng
dc.publisher
American Institute of Physics
dc.rights
info:eu-repo/semantics/restrictedAccess
dc.rights.uri
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subject
Nonlinear dynamics
dc.subject
Chaos
dc.subject
Modeling
dc.subject
Neuroimaging
dc.subject.classification
Otras Ciencias Físicas
dc.subject.classification
Ciencias Físicas
dc.subject.classification
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
dc.title
Noise-driven multistability vs deterministic chaos in phenomenological semi-empirical models of whole-brain activity
dc.type
info:eu-repo/semantics/article
dc.type
info:ar-repo/semantics/artículo
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.date.updated
2022-09-28T13:41:12Z
dc.identifier.eissn
1089-7682
dc.journal.volume
31
dc.journal.number
2
dc.journal.pagination
1-16
dc.journal.pais
Estados Unidos
dc.journal.ciudad
Maryland
dc.description.fil
Fil: Piccinini, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina
dc.description.fil
Fil: Perez Ipiña, Ignacio Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina
dc.description.fil
Fil: Laufs, Helmut. Christian Albrechts Universitat Zu Kiel; Alemania
dc.description.fil
Fil: Kringelbach, Morten. University of Oxford; Reino Unido
dc.description.fil
Fil: Deco, Gustavo. Universitat Pompeu Fabra; España
dc.description.fil
Fil: Sanz Perl Hernandez, Yonatan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Universidad de San Andrés; Argentina. Universitat Pompeu Fabra; España
dc.description.fil
Fil: Tagliazucchi, Enzo Rodolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina
dc.journal.title
Chaos
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1063/5.0025543
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0025543
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