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Extreme events at the onset of epileptic-like intermittent activity of FitzHugh-Nagumo oscillators on small-world networks
Indexado
WoS WOS:001416312800001
Scopus SCOPUS_ID:85214864532
DOI 10.1016/J.CHAOS.2025.116000
Año 2025
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



In this work, we explore the influence of coupling strength, network size, and randomness on the collective dynamics of FitzHugh-Nagumo oscillators on complex networks. Using Watts-Strogatz small-world network connectivities, we identify four distinct dynamical phases: chaotic, intermittent, partially synchronized, and fully synchronized. The intermittent phase is characterized by the coexistence of chaotic behavior and chimera states, reminiscent of epileptic-seizure-related (ESR) intermittency observed in the brain. We analyze the inter- spike intervals of the individual oscillators, and the existence, duration, and frequency of ESR events as a function of the system parameters. Furthermore, we study the transitions into and out of the intermittent phase and show that peaks in the probability of extreme events - short transients of anomalously high synchronization - precede the transitions from chaos to intermittency and from partial to full synchronization. These transitions are followed by significant changes in the maximum Lyapunov exponent and Kaplan-Yorke dimension. Finally, we discuss how the coupling strength and network properties can be leveraged to control the system's state and the potential applications of extreme event analysis in the study of neural data.

Revista



Revista ISSN
Chaos Solitons & Fractals 0960-0779

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Disciplinas de Investigación



WOS
Physics, Multidisciplinary
Mathematics, Interdisciplinary Applications
Physics, Mathematical
Scopus
Engineering (All)
Applied Mathematics
Mathematical Physics
Physics And Astronomy (All)
Statistical And Nonlinear Physics
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 Cubillos-Cornejo, Javier - Universidad de Chile - Chile
2 Mendoza, Miguel Escobar - Universidad de Chile - Chile
3 Bordeu, Ignacio Hombre Universidad de Chile - Chile

Muestra la afiliación y género (detectado) para los co-autores de la publicación.

Financiamiento



Fuente
Universidad de Chile
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Fondecyt, Chile
Universidad de Chile-VID, Chile
Magdalena Sanhueza

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Agradecimientos



Agradecimiento
I.B. acknowledges the financial support from FONDECYT, Chile grant 11230941, and Universidad de Chile-VID, Chile grant UI-015/22. The authors wish to thank Magdalena Sanhueza, Claudio Falcon, Karin Alfaro-Bittner and Marcel Clerc for useful discussions.
I.B. acknowledges the financial support from FONDECYT grant 11230941 , and Universidad de Chile-VID grant UI-015/22 . The authors wish to thank Magdalena Sanhueza, Claudio Falc\u00F3n, Karin Alfaro-Bittner and Marcel Clerc for useful discussions.
I.B. acknowledges the financial support from FONDECYT grant 11230941 , and Universidad de Chile-VID grant UI-015/22 . The authors wish to thank Magdalena Sanhueza, Claudio Falc\u00F3n, Karin Alfaro-Bittner and Marcel Clerc for useful discussions.

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