Mapping how local perturbations influence systems-level brain dynamics

مغز انسان یک سازمان فضایی شفاف مشخص دارد که عملکرد مغز را پشتیبانی می کند و می تواند با تحریک مغزی محلی دستکاری شود. چنین اختلالاتی به دینامیک قشر محلی در سراسر جهان توسط سیستم های عصبی متمایز یکپارچه شده است. با این وجود هنوز معلوم نیست که تغییرات محلی در فعالیت عصبی بر پویایی سیستم در مقیاس وسیع تاثیر می گذارد. در اینجا ما خلاصه ای از مطالعات تجربی و محاسباتی را بررسی می کنیم که چگونه اختلالات موضعی بر فعالیت مغز تاثیر می گذارد. سپس به طور سیستماتیک یک مدل از دینامیک مغز در مقیاس بزرگ را تجزیه و تحلیل می کنیم، که چگونه تغییرات موضعی فعالیت مغز در مکان های مختلف بر روی دینامیک کل مغز تاثیر می گذارد. ما دریافتیم که تحرک موضعی موجب تغییرات در فعالیت مغز می شود که می تواند با استفاده از منحنی های تنظیم نسبتا صاف به دست آید که تاثیر یک منطقه را به عنوان یک محل تحریک به موقعیت آن در سلسله مراتب قشر مرتبط می کند. نتایج ما نیز از این مفهوم حمایت می کند که مغزهای مغز که در یک رژیم آهسته فعالیت می کنند، مقاومت بیشتری نسبت به اختلالات کانونی دارند و به طور بحرانی به حفظ ثبات در دینامیک جهانی مغز کمک می کنند. در مقابل، اختلال در مناطق محیطی، که با فعالیت سریعتر مشخص می شود، تأثیر بیشتری بر اتصال به عملکرد دارد. به عنوان یک موازی با نتیجه این سطح منطقه، ما همچنین می بینیم که سیستم های محیطی مانند شبکه های بصری و حسگرهای تصویری از بروز اختلالات محلی بیشتر از سیستم های سطح بالا نظیر شبکه سینگولو-اپورکالی بیشتر تحت تاثیر قرار می گیرند. یافته های ما برجسته اهمیت سلسله مراتب محدوده به هسته برای تعیین اثر تحریک محلی در شبکه مغز است. این مطالعه همچنین منابع جدیدی را جهت هدایت کارهای تجربی به منظور دستکاری ارتباطات کاربردی با استفاده از تحریک مغزی غیر تهاجمی فراهم می کند.