@misc{ClusellaPolitiRosenblum2016, author = {Clusella, Pau and Politi, Antonio and Rosenblum, Michael}, title = {A minimal model of self-consistent partial synchrony}, series = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch Naturwissenschaftliche Reihe}, journal = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch Naturwissenschaftliche Reihe}, number = {890}, issn = {1866-8372}, doi = {10.25932/publishup-43626}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-436266}, pages = {19}, year = {2016}, abstract = {We show that self-consistent partial synchrony in globally coupled oscillatory ensembles is a general phenomenon. We analyze in detail appearance and stability properties of this state in possibly the simplest setup of a biharmonic Kuramoto-Daido phase model as well as demonstrate the effect in limit-cycle relaxational Rayleigh oscillators. Such a regime extends the notion of splay state from a uniform distribution of phases to an oscillating one. Suitable collective observables such as the Kuramoto order parameter allow detecting the presence of an inhomogeneous distribution. The characteristic and most peculiar property of self-consistent partial synchrony is the difference between the frequency of single units and that of the macroscopic field.}, language = {en} } @article{ClusellaPolitiRosenblum2016, author = {Clusella, Pau and Politi, Antonio and Rosenblum, Michael}, title = {A minimal model of self-consistent partial synchrony}, series = {NEW JOURNAL OF PHYSICS}, volume = {18}, journal = {NEW JOURNAL OF PHYSICS}, publisher = {IOP Publ. Ltd.}, address = {Bristol}, issn = {1367-2630}, doi = {10.1088/1367-2630/18/9/093037}, pages = {15}, year = {2016}, abstract = {We show that self-consistent partial synchrony in globally coupled oscillatory ensembles is a general phenomenon. We analyze in detail appearance and stability properties of this state in possibly the simplest setup of a biharmonic Kuramoto-Daido phase model as well as demonstrate the effect in limit-cycle relaxational Rayleigh oscillators. Such a regime extends the notion of splay state from a uniform distribution of phases to an oscillating one. Suitable collective observables such as the Kuramoto order parameter allow detecting the presence of an inhomogeneous distribution. The characteristic and most peculiar property of self-consistent partial synchrony is the difference between the frequency of single units and that of the macroscopic field.}, language = {en} } @article{PollatosYeldesbayPikovskijetal.2014, author = {Pollatos, Olga and Yeldesbay, Azamat and Pikovskij, Arkadij and Rosenblum, Michael}, title = {How much time has passed? Ask your heart}, series = {Frontiers in neurorobotics}, volume = {8}, journal = {Frontiers in neurorobotics}, publisher = {Frontiers Research Foundation}, address = {Lausanne}, issn = {1662-5218}, doi = {10.3389/fnbot.2014.00015}, pages = {1 -- 9}, year = {2014}, abstract = {Internal signals like one's heartbeats are centrally processed via specific pathways and both their neural representations as well as their conscious perception (interoception) provide key information for many cognitive processes. Recent empirical findings propose that neural processes in the insular cortex, which are related to bodily signals, might constitute a neurophysiological mechanism for the encoding of duration. Nevertheless, the exact nature of such a proposed relationship remains unclear. We aimed to address this question by searching for the effects of cardiac rhythm on time perception by the use of a duration reproduction paradigm. Time intervals used were of 0.5, 2, 3, 7, 10, 14, 25, and 40s length. In a framework of synchronization hypothesis, measures of phase locking between the cardiac cycle and start/stop signals of the reproduction task were calculated to quantify this relationship. The main result is that marginally significant synchronization indices (Sls) between the heart cycle and the time reproduction responses for the time intervals of 2, 3, 10, 14, and 25s length were obtained, while results were not significant for durations of 0.5, 7, and 40s length. On the single participant level, several subjects exhibited some synchrony between the heart cycle and the time reproduction responses, most pronounced for the time interval of 25s (8 out of 23 participants for 20\% quantile). Better time reproduction accuracy was not related with larger degree of phase locking, but with greater vagal control of the heart. A higher interoceptive sensitivity (IS) was associated with a higher synchronization index (SI) for the 2s time interval only. We conclude that information obtained from the cardiac cycle is relevant for the encoding and reproduction of time in the time span of 2-25s. Sympathovagal tone as well as interoceptive processes mediate the accuracy of time estimation.}, language = {en} } @phdthesis{Rosenblum2003, author = {Rosenblum, Michael}, title = {Phase synchronization of chaotic systems : from theory to experimental applications}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000682}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2003}, abstract = {In einem klassischen Kontext bedeutet Synchronisierung die Anpassung der Rhythmen von selbst-erregten periodischen Oszillatoren aufgrund ihrer schwachen Wechselwirkung. Der Begriff der Synchronisierung geht auf den ber{\"u}hmten niederl{\"a}andischen Wissenschaftler Christiaan Huygens im 17. Jahrhundert zur{\"u}ck, der {\"u}ber seine Beobachtungen mit Pendeluhren berichtete. Wenn zwei solche Uhren auf der selben Unterlage plaziert wurden, schwangen ihre Pendel in perfekter {\"U}bereinstimmung. Mathematisch bedeutet das, daß infolge der Kopplung, die Uhren mit gleichen Frequenzen und engverwandten Phasen zu oszillieren begannen. Als wahrscheinlich {\"a}ltester beobachteter nichtlinearer Effekt wurde die Synchronisierung erst nach den Arbeiten von E. V. Appleton und B. Van der Pol gegen 1920 verstanden, die die Synchronisierung in Triodengeneratoren systematisch untersucht haben. Seitdem wurde die Theorie gut entwickelt, und hat viele Anwendungen gefunden. Heutzutage weiss man, dass bestimmte, sogar ziemlich einfache, Systeme, ein chaotisches Verhalten aus{\"u}ben k{\"o}nnen. Dies bedeutet, dass ihre Rhythmen unregelm{\"a}ßig sind und nicht durch nur eine einzige Frequenz charakterisiert werden k{\"o}nnen. Wie in der Habilitationsarbeit gezeigt wurde, kann man jedoch den Begriff der Phase und damit auch der Synchronisierung auf chaotische Systeme ausweiten. Wegen ihrer sehr schwachen Wechselwirkung treten Beziehungen zwischen den Phasen und den gemittelten Frequenzen auf und f{\"u}hren damit zur {\"U}bereinstimmung der immer noch unregelm{\"a}ßigen Rhythmen. Dieser Effekt, sogenannter Phasensynchronisierung, konnte sp{\"a}ter in Laborexperimenten anderer wissenschaftlicher Gruppen best{\"a}tigt werden. Das Verst{\"a}ndnis der Synchronisierung unregelm{\"a}ßiger Oszillatoren erlaubte es uns, wichtige Probleme der Datenanalyse zu untersuchen. Ein Hauptbeispiel ist das Problem der Identifikation schwacher Wechselwirkungen zwischen Systemen, die nur eine passive Messung erlauben. Diese Situation trifft h{\"a}ufig in lebenden Systemen auf, wo Synchronisierungsph{\"a}nomene auf jedem Niveau erscheinen - auf der Ebene von Zellen bis hin zu makroskopischen physiologischen Systemen; in normalen Zust{\"a}nden und auch in Zust{\"a}nden ernster Pathologie. Mit unseren Methoden konnten wir eine Anpassung in den Rhythmen von Herz-Kreislauf und Atmungssystem in Menschen feststellen, wobei der Grad ihrer Interaktion mit der Reifung zunimmt. Weiterhin haben wir unsere Algorithmen benutzt, um die Gehirnaktivit{\"a}t von an Parkinson Erkrankten zu analysieren. Die Ergebnisse dieser Kollaboration mit Neurowissenschaftlern zeigen, dass sich verschiedene Gehirnbereiche genau vor Beginn des pathologischen Zitterns synchronisieren. Außerdem gelang es uns, die f{\"u}r das Zittern verantwortliche Gehirnregion zu lokalisieren.}, language = {en} }