Vibrational resonance in the FitzHugh-Nagumo neuron model under state-dependent time delay

Abstract

Proponemos un modelo neuronal no lineal de FitzHugh–Nagumo con un potencial asimétrico, impulsado por una señal de alta frecuencia y otra de baja frecuencia. Nuestro análisis numérico se centra en la influencia de un retraso temporal dependiente del estado en los fenómenos de resonancia vibracional y resonancia inducida por el retraso. Para caracterizar estas resonancias, se explora la amplitud de respuesta a la señal de baja frecuencia.

Nuestros resultados muestran que, para valores pequeños de la amplitud del componente de velocidad del retraso temporal dependiente del estado, en el modelo neuronal ocurren resonancia vibracional y multi-resonancia. Para valores grandes de la amplitud de excitación de alta frecuencia, la resonancia vibracional aparece con un solo pico.

Además, observamos un cambio en la respuesta cuando aumenta la amplitud del componente de velocidad del retraso temporal dependiente del estado. También analizamos cómo los componentes de posición y velocidad de este retraso pueden dar lugar a la resonancia inducida por el retraso, tanto por separado como en conjunto.

Los hallazgos clave de este trabajo demuestran que el componente de velocidad del retraso temporal dependiente del estado desempeña un papel crucial en ambos fenómenos. En particular, el parámetro de retraso actúa como un factor de control crítico, capaz de desencadenar el inicio de ambas resonancias