静止状態ヒト脳における臨界様双安定動力学【JST・京大機械翻訳】

Wang, S.; Arnulfo, G.; Myrov, V.; Siebenhuehner, F.; Nobili, L.; Breakspear, M.; Palva, S.; Palva, J. M.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202211780504540 整理番号：22P0032054

静止状態ヒト脳における臨界様双安定動力学【JST・京大機械翻訳】

Critical-like bistable dynamics in the resting-state human brain

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発行年： 2022年01月10日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年01月10日
JST資料番号： O7001B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

脳活動は,神経系全体にわたってスケールフリーなアバランシェ動力学とべき乗則長範囲時間相関(LRTC)を示す。これは,「脳臨界性」,すなわち,無秩序と過度の秩序の間の臨界相転移の近くで動作する脳を反映すると考えられている。しかし,ニューロン活性は代謝的に高価であり,活性制限機構および資源枯渇により制約され,それは相転移不連続および双安定を生じる。覚醒のヒト脳活動における双安定性の観察は,まだ不十分であり,その機能的意義は不明である。最初に,双安定同期動力学が局所正フィードバックを通して現れる計算モデリングを用いて,著者らは双安定性が臨界様動力学の領域で排他的に起こることを見出した。次に,静止状態磁気記録と立体記録を用いてin vivoでの双安定性を評価した。双安定性は,{デルタ}(3~7Hz)から高{γ}(100~225Hz)までの周波数帯を通しての皮質振動のロバスト特性であった。モデリングによって予測されたように,双安定性およびLRTCは正相関した。重要なことに,中等度レベルの双安定性は,実行機能と正に相関したが,過剰な双安定性は,てんかん病態生理および局所てんかん発生の予測と関係した。したがって,臨界双安定性は覚醒休止状態の自発的ヒト脳動力学の顕著な特徴であり,機能的および臨床的に重要である。これらの知見は,脳臨界のフレームワークを拡大し,in vivoでの臨界様ニューロン動力学が,周波数,神経解剖,および状態依存的に連続的および不連続な相転移の両方を含むことを示す。【JST・京大機械翻訳】

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中枢神経系 , 脳・神経系モデル

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