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Epilepsia (hiperexcitabilidad, descargas sincronicas)

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La epilepsia se caracteriza por un desbalance excitacion-inhibicion que favorece la hiperexcitabilidad de redes corticales, generando descargas paroxisticas sincronizadas. Sobre el modelo de Wilson-Cowan de E08 se introduce una perdida fraccional de inhibicion, lo que desplaza al sistema hacia un regimen de actividad sostenida o inestable; el analisis de estabilidad (autovalores del jacobiano, ya definido en E08) permite predecir la transicion hacia el estado ictal. A nivel celular, la reduccion de la conductancia de K+ o la aparicion de corrientes persistentes de Na+ (extension de la conductancia de E02) reducen el umbral de disparo y facilitan el disparo repetitivo. La sincronizacion patologica de la red puede describirse con el parametro de orden de Kuramoto definido en E09, cuyo cruce de un umbral critico marca el inicio clinico de la crisis; la propagacion de la descarga por el tejido cortical se modela como un frente de tipo reaccion-difusion, analogo al usado para la migracion neuronal en E14. Tras la crisis, la excitabilidad se recupera de forma exponencial durante el periodo post-ictal.

>Modelo

ID:('ky', 1545)


Balance excitatorio

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$\tau_E \frac{dr_E}{dt}=-r_E+F(w_{EE}r_E-(1-\epsilon)w_{EI}r_I+I_E+I_{ion})$

$r_E$
Actividad excitatoria media
$1$
$r_I$
Actividad inhibitoria media
$1$
$I_{ion}$
Aporte iónico efectivo
$1$
$I_E$
Entradas externa E normalizada
$1$
$epsilon$
Pérdida fraccional de inhibición
$1$
$w_{EE}$
Peso sináptico efectivo EE
$1$
$w_{EI}$
Peso sináptico efectivo EI
$1$
$ au_E$
Constante excitatoria
$s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13674)


Balance inhibitorio

Storyboard



$\tau_I \frac{dr_I}{dt}=-r_I+F(w_{IE}r_E-w_{II}r_I+I_I)$

$r_E$
Actividad excitatoria media
$1$
$r_I$
Actividad inhibitoria media
$1$
$I_I$
Entradas externa I normalizada
$1$
$w_{IE}$
Peso sináptico efectivo IE
$1$
$w_{II}$
Peso sináptico efectivo II
$1$
$ au_I$
Constante inhibitoria
$s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13675)


Conductancia K efectiva

Storyboard



$g_K^{eff}=g_K^{max}(1-\delta_K)$

$delta_K$
Reducción de conductancia K
$1$
$g_K^{eff}$
Conductancia K efectiva
$S$



>Modelo

ID:('gm', 13676)


Corriente Na persistente

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$I_{NaP}=g_{NaP}m_{NaP,\infty}(V_m)(V_m-E_{Na})$

$g_{NaP}$
Conductancia Na persistente
$S$
$E_{Na}$
Potencial de equilibrio Na
$V$
$V_m$
Potencial de membrana
$V$



>Modelo

ID:('gm', 13677)


Condición bifurcación

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$\det(J-\lambda I)=0$



>Modelo

ID:('gm', 13678)


Umbral ictal

Storyboard



$r(t)\ge r_{th}$

$r(t)$
Orden de Kuramoto
$1$
$r_{th}$
Umbral crítico de sincronización
$1$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13679)


Reacción-difusión

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$\frac{\partial \rho_{epi}}{\partial t}=D_{epi}\frac{\partial^2\rho_{epi}}{\partial x^2}+k_{epi}\rho_{epi}(1-\rho_{epi})$

$\r ho_{epi}$
Densidad normalizada de descarga
$1$
$k_{epi}$
Tasa de reacción epileptiforme
$1/s$
$x$
Posición cortical
$m$
$D_{epi}$
Difusión cortical efectiva
$m²/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13680)


Recuperación post-ictal

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$Exc(t)=Exc_{baseline}-\Delta Exc,e^{-t/\tau_{postictal}}$

$Exc$
Excitabilidad post-ictal
$1$
$t$
Tiempo
$s$
$ au_{postictal}$
Tiempo de recuperación
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13681)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$r_E$
rE
Actividad excitatoria media
1
$r_I$
rI
Actividad inhibitoria media
1
$I_{ion}$
I_ion
Aporte iónico efectivo
1
$\r ho_{epi}$
rho_epi
Densidad normalizada de descarga
1
$I_E$
I_E
Entradas externa E normalizada
1
$I_I$
I_I
Entradas externa I normalizada
1
$Exc$
Exc
Excitabilidad post-ictal
1
$r(t)$
r
Orden de Kuramoto
1
$epsilon$
epsilon
Pérdida fraccional de inhibición
1
$w_{EE}$
w_EE
Peso sináptico efectivo EE
1
$w_{EI}$
w_EI
Peso sináptico efectivo EI
1
$w_{IE}$
w_IE
Peso sináptico efectivo IE
1
$w_{II}$
w_II
Peso sináptico efectivo II
1
$delta_K$
delta_K
Reducción de conductancia K
1
$r_{th}$
r_th
Umbral crítico de sincronización
1
$k_{epi}$
k_epi
Tasa de reacción epileptiforme
1/s
$g_K^{eff}$
g_K_eff
Conductancia K efectiva
S
$g_{NaP}$
g_NaP
Conductancia Na persistente
S
$E_{Na}$
E_Na
Potencial de equilibrio Na
V
$V_m$
Vm
Potencial de membrana
V
$x$
x
Posición cortical
m
$D_{epi}$
D_epi
Difusión cortical efectiva
m²/s
$ au_E$
tau_E
Constante excitatoria
s
$ au_I$
tau_I
Constante inhibitoria
s
$t$
t
Tiempo
s
$ au_{postictal}$
tau_postictal
Tiempo de recuperación
s

ID:(0, 1545)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile