脳および生理学的ネットワークにおける高次相互作用の時間および周波数領域評価のためのフレームワーク【JST・京大機械翻訳】

Faes Luca; Mijatovic Gorana; Antonacci Yuri; Pernice Riccardo; Bara Chiara; Sparacino Laura; Sammartino Marco; Porta Alberto; Marinazzo Daniele; Stramaglia Sebastiano

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202215508198800 整理番号：22P0286791

脳および生理学的ネットワークにおける高次相互作用の時間および周波数領域評価のためのフレームワーク【JST・京大機械翻訳】

A Framework for the Time- and Frequency-Domain Assessment of High-Order Interactions in Brain and Physiological Networks

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発行年： 2022年02月08日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年02月08日
JST資料番号： O7000B 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)

複雑なシステムの標準ネットワーク記述は,システムユニットのペア間のリンクの定量化に基づいているが,3つ以上のユニットを含む高次相互作用(HOI)は,集団ネットワーク挙動を支配する主要な役割を果たす。本研究は,多重時間スケールで相互作用する多変量律動的過程に対するペアワイズとHOIsを定量化するアプローチを紹介した。多変量時系列のHOIsを評価する新しい計量としていわゆるO情報速度(OIR)を定義し,それを周波数領域で拡張するために,Granger-casalと瞬間的影響を定量化する測度に分解するためのフレームワークを提案した。フレームワークは,ベクトル自己回帰と状態空間モデルのスペクトル表現を利用して,全バンド統合の後,特定のバンドと時間領域の両方で,プロセスのグループ間の相乗的と冗長な相互作用を評価した。シミュレートしたネットワークの検証は,スペクトルOIRが,時間領域測定ではなく,特定の周波数で出現する冗長で相乗的なHOIsをいかに強調できるかを説明した。心臓期間,動脈圧,および呼吸中の健康な被験者で測定した呼吸,および麻酔中の動物実験で取得したECoGシグナルにより記述された脳ネットワークへの適用は,明らかに定義された心血管振動および脳リズムに関連する情報回路を同定し,自律神経制御および変化した意識の特異的な生理学的機構に関連する,著者らのアプローチの能力を証明した。提案したフレームワークは,多変量時系列によりマッピングされたネットワークにおける時間-および周波数領域相互作用の階層的に組織化された評価を可能にし,その高い柔軟性およびスケーラビリティは,神経科学,生理学および他の分野におけるペアワイズ相互作用を超えたネットワークを研究するのに適している。【JST・京大機械翻訳】

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, , , , 【Automatic Indexing@JST】

中枢神経系 , 脳・神経系モデル

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