Multimodal Oscillation-based Connectivity Theory

مکانیسم‌های عصبی در سطح سیستم که فعالیت عصبی توزیع شده زمانی، آناتومیکی و عملکردی را در عملیات‌های شناختی منسجم در مغز انسان هماهنگ می‌کنند، به خوبی شناخته نشده‌اند. در انسان، نوسانات عصبی و هماهنگ سازی را می توان به صورت غیر تهاجمی با الکترو و مغناطیسی مغزی (EEG و MEG) ثبت کرد که در صورت ترکیب با روش های بازسازی منبع، تفکیک زمانی عالی و وضوح فضایی کافی دارند. در این کتاب، نویسندگان برجسته در این زمینه توضیح می‌دهند که چگونه پیشرفت‌های روش‌شناختی اخیر راه را برای چندین پیشرفت بزرگ در مشاهدات همزمانی در مقیاس بزرگ از داده‌های MEG غیرتهاجمی انسانی هموار کرده است. این جلد همچنین اخطارهای موثر بر تجزیه و تحلیل همگام سازی را ارائه می دهد. اینها شامل حساسیت غیر همگن MEG به منابع سطحی قشر مغز، و مهمتر از همه، بسیاری از پیامدهای اختلاط خطی است. اختلاط خطی یک مخدوش کننده بزرگ در تجزیه و تحلیل سطح حسگر از همگام سازی است، اما در سطح منبع نیز وجود دارد. سپس رویکردهایی که می توانند برای اجتناب یا جبران این مسائل مورد استفاده قرار گیرند مورد بحث قرار می گیرند. پس از آن، چندین نویسنده تعدادی از نقش های کاربردی را که همگام سازی در مقیاس بزرگ در شناخت دارد، بر عهده می گیرند. نویسندگان ارزیابی می کنند که چگونه سازماندهی و قدرت فضایی-زمانی و طیفی شبکه های همگام محلی و مقیاس بزرگ با ادراک حسی آگاهانه، عملکردهای حافظه کاری بصری و توجه مرتبط است. این فصل‌ها چندین خط تحقیقاتی را خلاصه می‌کنند که نشان می‌دهد چگونه قدرت نوسانات محلی و بین ناحیه‌ای در ساختارهای مغزی قشر مغز و زیرقشری با عملکردهای شناختی مرتبط است. این داده‌ها با هم نشان می‌دهند که نوسانات عصبی همزمان ممکن است یک مکانیسم عصبی در سطح سیستم باشد که زیربنای هماهنگی پردازش توزیع شده در شناخت انسان است. در راستای این استدلال، نویسندگان دیگر به شرح چگونگی تغییر نوسانات و هماهنگ سازی در جمعیت های بالینی می پردازند و اطلاعات ارائه شده در مورد افراد سالم را تکمیل می کنند. نکته مهم این است که این کتاب شامل فصل‌هایی از نویسندگانی است که از رویکردهای مختلف زیادی برای تحلیل نوسانات عصبی استفاده می‌کنند، از فعالیت‌های نوسانی محلی گرفته تا استفاده از ابزارهای نظری نمودار در تجزیه و تحلیل همگام‌سازی. به این ترتیب جلد حاضر یک دیدگاه جامع در مورد تجزیه و تحلیل و اهمیت عملکردی نوسانات عصبی در انسان ارائه می دهد. این کتاب برای دانشجویان دکترا و فوق دکترا و همچنین دانشمندان محقق در زمینه‌های علوم اعصاب شناختی، روان‌شناسی، پزشکی و علوم اعصاب طراحی شده است.

Systems-level neuronal mechanisms that coordinate the temporally, anatomically, and functionally distributed neuronal activity into coherent cognitive operations in the human brain have remained poorly understood. In humans, neuronal oscillations and synchronization can be recorded non-invasively with electro- and magnetoencephalography (EEG and MEG) that have excellent temporal resolution and an adequate spatial resolution when combined with source-reconstruction methods. In this book, leading authors in the field describe how recent methodological advances have paved the way to several major breakthroughs in the observations of large-scale synchrony from human non-invasive MEG data. This volume also presents the caveats influencing analyses of synchronization. These include the non-homogeneous sensitivity of MEG to superficial cortical sources, and, most importantly, the multitude of consequences of linear mixing. Linear mixing is an immense confounder in the sensor-level analyses of synchronization, but is also present at the source level. Approaches that can be used to avoid or compensate for these issues are then discussed. Thereafter, several authors take up a number of the functional roles that large-scale synchronization has in cognition. The authors assess how the spatio–temporal and –spectral organization and strength of both local and large-scale synchronized networks are associated with conscious sensory perception, visual working memory functions, and attention. These chapters summarize several lines of research showing how the strength of local and inter-areal oscillations in both cortical and subcortical brain structures is correlated with cognitive functions. Together these data suggest that synchronized neuronal oscillations may be a systems-level neuronal mechanism underlying the coordination of distributed processing in human cognition. In line with this argument, other authors go on to describe how oscillations and synchronization are altered in clinical populations, complementing the data presented on healthy subjects. Importantly, this book includes chapters from authors using many different approaches to the analyses of neuronal oscillations, ranging from local oscillatory activities to the usage of graph theoretical tools in the analyses of synchronization. In this way the present volume provides a comprehensive view on the analyses and functional significance of neuronal oscillations in humans. This book is aimed at doctoral and post-doctoral students as well as research scientists in the fields of cognitive neuroscience, psychology, medicine, and neurosciences.