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Berbel Fernandez, BlancaAutor o CoautorLatorre Camino, RobertoAutor o CoautorVarona, PabloAutor o Coautor

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18 de marzo de 2024
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Artículo

Emergence of sequential dynamical invariants in central pattern generators from auto-organized constraints in their sequence time intervals

Publicado en:NEUROCOMPUTING. 578 127378- - 2024-04-14 578(), DOI: 10.1016/j.neucom.2024.127378

Autores: Berbel, Blanca; Latorre, Roberto; Varona, Pablo

Afiliaciones

Univ Autonoma Madrid, Escuela Politecn Super, Grp Neurocomp Biol, Madrid 28049, Spain - Autor o Coautor
Universidad Autónoma de Madrid - Autor o Coautor

Resumen

Motor coordination by the nervous system involves generating and coordinating muscle sequential activity. Such activity must be robust to produce effective motion that relies on patterned motor events ordered in a specific sequence and, at the same time, flexible in timing and duration to adapt to intrinsic and environmental circumstances. Motor neural circuits produce the signaling that muscles use for their sequential action. Even in rhythmic repetitive motion such as walking, breathing and chewing, variability in the timing of the events that build the sequence can be observed within the overall ordered rhythm of the motion. In this context, central pattern generators (CPGs) are key neural circuits to study the cycle-by-cycle balance between the robustness of the sequential order of neural events and the irregularity of the intracycle intervals that shape a rhythmic sequence. Recently, the presence of sequential dynamical invariants in the form of robust cycle-by-cycle relationships between specific sequence time intervals was unveiled in living CPGs. Variability of other sequence intervals remains unrelated and coexists with the presence of the invariants. Sequential dynamical invariants have been proposed to underlie the cycle-by-cycle CPG coordination. In this work, we used a minimal CPG circuit building block of two interacting inhibitory model neurons to assess the emergence of coordinated variability in sequential neural activity. We studied the conditions that produce sequential dynamical invariants in the circuit using intrinsically irregular neuron models and symmetric and asymmetric network topologies. We quantified the circuit irregularity and related it to the presence of invariants under different configurations. We found the conditions to propagate and sustain coordinated variability between time intervals, and thus our study illustrates the auto-organized constraint-based mechanisms for motor sequence coordination that shape sequential dynamical invariants. This is the first model study in which sequential dynamical invariants are observed considering only the intrinsic variability of CPG neurons without external stimuli. Finally, we discuss possible applications of this research in the context of autonomous robotics and artificial intelligence.

Palabras clave

Asymmetric connectionsCycle-by-cycle sequential dynamicsFunctional neural variabilityMinimal cpgsMotor sequence coordinationTransient neural dynamics

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista NEUROCOMPUTING debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición 42/197, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Computer Science, Artificial Intelligence.

2025-08-02:

  • Scopus: 1

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-08-02:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 11 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://repositorio.uam.es/handle/10486/711304

Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (BERBEL FERNANDEZ, BLANCA) y Último Autor (VARONA MARTINEZ, PABLO).