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A partially averaged system to model neuron responses to interferential current stimulation
Indexado
WoS WOS:000894485000002
Scopus SCOPUS_ID:85143340431
DOI 10.1007/S00285-022-01839-8
Año 2023
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The interferential current (IFC) therapy is a noninvasive electrical neurostimulation technique intended to activate deep neurons using surface electrodes. In IFC, two independent kilohertz-frequency currents purportedly intersect where an interference field is generated. However, the effects of IFC on neurons within and outside the interference field are not completely understood, and it is unclear whether this technique can reliable activate deep target neurons without side effects. In recent years, realistic computational models of IFC have been introduced to quantify the effects of IFC on brain cells, but they are often complex and computationally costly. Here, we introduce a simplified model of IFC based on the FitzHugh-Nagumo (FHN) model of a neuron. By considering a modified averaging method, we obtain a non-autonomous approximated system, with explicit representation of relevant IFC parameters. For this approximated system we determine conditions under which it reliably approximates the complete FHN system under IFC stimulation, and we mathematically prove its ability to predict nonspiking states. In addition, we perform numerical simulations that show that the interference effect is observed only for a narrow set of IFC parameters and, in particular, for a beat frequency no higher than about 100 [Hz]. Our novel model tailored to the IFC technique contributes to the understanding of neurostimulation modalities using this type of signals, and can have implications in the design of noninvasive electrical stimulation therapies.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Biology
Mathematical & Computational Biology
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 CERPA-JERIA, EDUARDO ESTEBAN Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
Millennium Nucleus Appl Control & Inverse Problem - Chile
Facultad de Matemáticas - Chile
Núcleo Milenio para Aplicaciones de Control y Problemas Inversos - Chile
2 COURDURIER-BETTANCOURT, MATIAS ALEJANDRO Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
Millennium Nucleus Appl Control & Inverse Problem - Chile
Facultad de Matemáticas - Chile
Núcleo Milenio para Aplicaciones de Control y Problemas Inversos - Chile
3 Hernandez, Esteban Hombre Universidad Técnica Federico Santa María - Chile
4 MEDINA-DAZA, LEONEL EUGENIO Hombre Universidad de Santiago de Chile - Chile
Millennium Nucleus Appl Control & Inverse Problem - Chile
Núcleo Milenio para Aplicaciones de Control y Problemas Inversos - Chile
5 Paduro, Esteban Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
Millennium Nucleus Appl Control & Inverse Problem - Chile
Facultad de Matemáticas - Chile
Núcleo Milenio para Aplicaciones de Control y Problemas Inversos - Chile

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Financiamiento



Fuente
FONDECYT
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Basal Project
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
ANID Millennium Science Initiative Program

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
This work has been partially supported by ANID Millennium Science Initiative Program NCN19-161, Basal Project FB0008 AC3E, Fondecyt 11190822.
This work has been partially supported by ANID Millennium Science Initiative Program NCN19-161, Basal Project FB0008 AC3E, Fondecyt 11190822.

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