13-18 September 2019
Kraków
Europe/Warsaw timezone

Korelacje i krytyczność w badaniach neuropsychologicznych

14 Sep 2019, 16:00
20m
Wystąpienie ustne (sesje równoległe) Fizyka statystyczna (S6) Fizyka statystyczna

Speaker

Dr Jeremi Ochab (Institute of Physics, Jagiellonian University)

Description

Struktura czasowa aktywności neuronalnej wykazuje widma mocy typu 1/f oraz długozasięgowe w czasie autokorelacje, które widoczne są w sygnałach rejestrowanych różnymi technikami: w magneto- oraz elektroencefalografii (MEG, EEG) [1], elektrokortykografii [2] oraz funkcjonalnym magnetycznym rezonansie jądrowym (fMRI) [3]. Co więcej, takie długozasięgowe korelacje czasowe pojawiają się także w danych behawioralnych [4-5], a nawet pokazano, że są one związane ze wspomnianymi wcześniej autokorelacjami mózgowymi [6].

Dodatkowo występowanie długozasięgowych korelacji przestrzennych [7] oraz możność odtworzenia sieci spontanicznych koaktywacji obszarów korowych za pomocą modeli na granicy przejścia fazowego [8] skłaniają do opisywania mózgu jako układu krytycznego i pozwalają wykorzystywać jego cechy uniwersalne.

Wiadomo również, że cechy sygnałów neuronalnych BOLD u ludzi zależą od stanu świadomości (czujny odpoczynek, wykonywanie zadań, sen, nieprzytomność, różne typy anestezji, stany po zażyciu środków psychodelicznych). Na przykład wykonywanie zadania [9] lub sen głęboki [10] w wielu obszarach mózgu zmniejszają występowanie czasowych korelacji długozasięgowych (mierzonych np. wykładnikiem Hursta) w porównaniu do czujnej relaksacji, podczas której fluktuacje aktywności mózgu występują spontanicznie.

W naszych badaniach wykorzystujemy takie, mające znamiona uniwersalności, cechy sygnałów neurofizjologicznych, motorycznych i behawioralnych w celu stworzenia obiektywnych miar diagnostycznych. Mają one pomóc w wykrywaniu zmian funkcjonowania np. osób z niedoborem snu, czy dzieci z zaburzeniami rozwojowymi (ADHD, Asperger). W ramach analizy fMRI rozwijamy również metodę zastępującą korelacje liniowe, która umożliwiałaby analizę niestacjonarnych stanów w mózgu i dodatkowo mierzyłaby asymetrie i opóźnienia koaktywacji neuronalnych.

[1] Linkenkaer-Hansen K et al. (2001). J Neurosci 21(4): 1370
[2] Miller KJ et al. (2009). PLoS Comput Biol 5(12): e1000609
[3] Maxim V, et al. (2005). Neuroimage 25(1): 141
[4] Gilden DL, Thornton T, Mallon MW (1995). Science 267(5205): 1837
[5] Shelhamer M, Joiner WM (2003). J Neurophysiol 90(4): 2763
[6] Palva JM, et al. (2013). Proc Natl Acad Sci USA 110(9): 3585
[7] Chialvo DR (2010). Nat Phys. 6(10): 744
[8] Haimovici A et al. (2013). Phys Rev Lett 110(17): 178101
[9] Shulman GL, et al. (1997). Neuroscience 9: 648–663; He BJ (2011). J Neurosci 31 (39): 13786
[10] Tagliazucchi E et al. (2013), Proc Natl Acad Sci USA 110: 15419

Primary author

Dr Jeremi Ochab (Institute of Physics, Jagiellonian University)

Co-authors

Presentation Materials

There are no materials yet.
Your browser is out of date!

Update your browser to view this website correctly. Update my browser now

×