Rozsáhlé mozkové sítě - Large-scale brain networks

Rozsáhlé mozkové sítě jsou velmi rozšířené sbírky oblasti mozku zobrazeno funkční konektivita statistickou analýzou fMRI Tučný signál^[1] nebo jiné metody záznamu, jako je EEG,^[2] PET^[3] a MEG.^[4] Objevujícím se paradigmatem v neurovědě je, že kognitivní úkoly neprovádějí jednotlivé oblasti mozku, které pracují izolovaně, ale sítě skládající se z několika samostatných oblastí mozku, o nichž se říká, že jsou „funkčně propojené“. Sítě funkční konektivity lze nalézt pomocí algoritmů, jako je shlukování, prostorové analýza nezávislých komponent (ICA), založené na semenech a další.^[5] Synchronizované oblasti mozku lze také identifikovat pomocí dálkové synchronizace EEG, MEG nebo jiných dynamických mozkových signálů.^[6]

Sada identifikovaných oblastí mozku, které jsou spojeny dohromady v rozsáhlé síti, se liší podle kognitivních funkcí.^[7] Když kognitivní stav není explicitní (tj. Subjekt je v „klidu“), rozsáhlá mozková síť je klidový stav síť (RSN). Jako fyzický systém s vlastnostmi podobnými grafu^[6] rozsáhlá mozková síť má jak uzly, tak hrany a nelze ji identifikovat jednoduše koaktivací mozkových oblastí. V posledních desetiletích byla analýza mozkových sítí proveditelná pokroky v zobrazovacích technikách i novými nástroji od společnosti teorie grafů a dynamické systémy.

Rozsáhlé mozkové sítě jsou identifikovány podle jejich funkce a poskytují ucelený rámec pro porozumění poznání tím, že nabízí neurální model toho, jak se objevují různé kognitivní funkce, když se různé skupiny oblastí mozku spojí jako samoorganizované koalice. Počet a složení koalic se bude lišit podle algoritmu a parametrů použitých k jejich identifikaci.^[8][9] V jednom modelu existuje pouze výchozí režim sítě a síť pozitivních úkolů, ale většina současných analýz ukazuje několik sítí, od malé hrstky po 17.^[8] Níže jsou uvedeny nejběžnější a nejstabilnější sítě. Regiony účastnící se funkční sítě mohou být dynamicky překonfigurovány.^[5][10]

Poruchy činnosti v různých sítích se podílejí na neuropsychiatrických poruchách, jako jsou Deprese, Alzheimerova choroba, poruchou autistického spektra, schizofrenie a bipolární porucha.^[11]

Sítě

FMRI skenování ukazuje 10 rozsáhlých mozkových sítí.

Následující sedm sítí bylo identifikováno nejméně třemi studiemi a shodují se se sedmi sítěmi v široce citovaném článku Yeo et all z roku 2011.^[8]

Výchozí režim

• Síť ve výchozím režimu je aktivní, když je jedinec vzhůru a v klidu. Přednostně se aktivuje, když se jednotlivci soustředí na interně orientované úkoly, jako je snění, předvídání budoucnosti, získávání vzpomínek a teorie mysli. Negativně koreluje s mozkovými systémy, které se zaměřují na vnější vizuální signály. Jedná se o nejvíce prozkoumanou síť.^{[6][10][12][1][13][14][15][8][16][17]}

Hřbetní pozornost

• Tato síť je zapojena do dobrovolného nasazení pozornosti a změny orientace na neočekávané události.^{[1][13][14][8][16][18][19]} V rámci sítě dorzální pozornosti ovlivňují intraparietální sulcus a pole čelního oka zrakové oblasti mozku. Tyto ovlivňující faktory umožňují orientaci pozornosti.^[20][18][17]

Ventrální pozornost

• V této síti jsou aktivní tři oblasti mozku, které zahrnují vizuální kůru, temporoparietální spojení a ventrální frontální kůra. Tyto oblasti reagují na neočekávané neočekávané podněty související s chováním.^[18] Síť ventrální pozornosti může být také blokována během soustředěné pozornosti, při které se používá zpracování shora dolů, například když člověk něco vizuálně hledá. Tato reakce může zabránit tomu, aby pozornost zaměřená na cíl byla rozptýlena nerelevantními podněty. Aktivuje se znovu, když je nalezen cíl nebo relevantní informace o cíli.^[18][21]
• Jiná použití pro rozdělení^{[14][18][8][16][19][17]}

Nápadnost

• Výběžková síť se skládá z několika struktur, včetně přední (bilaterální) insula, hřbetní přední cingulární kůry a tří subkortikálních struktur, kterými jsou ventrální striatum, substantia nigra / ventrální tegmentální oblast.^[22][23] Hraje klíčovou roli při monitorování nápadnost vnějších vstupů a vnitřních mozkových událostí.^{[1][6][10][13][15][8][16]} Konkrétně pomáhá při směrování pozornosti identifikací důležitých biologických a kognitivních událostí.^[23][17]

Fronto-parietální

• Tato síť iniciuje a moduluje kognitivní řízení a zahrnuje 18 podoblastí mozku.^[24] Mezi fluidní inteligencí a zapojením fronto-parietální sítě do jiných sítí existuje silná korelace.^[25]
• Jiná použití pro rozdělení^{[8][16][10][26][17]}

Vizuální

• Tato síť zpracovává vizuální zpracování informací.^[27]
• Jiná použití pro rozdělení^{[8][16][10][17]}

Limbický

• Jiná použití pro rozdělení.^[10][8][17]

Bylo identifikováno také několik dalších mozkových sítí: sluchové,^[13][15] motor,^[13] pravý jednatel,^[13][15] zadní výchozí režim,^[13] vlevo fronto-temenní,^[14] mozeček,^[14][15] prostorová pozornost,^[1][6] Pozornost,^[10] Jazyk,^[6][19] levý jednatel,^[15] senzomotorická síť,^[15] somatomotorický,^[8][16][10] boční vizuální,^[13][14][15] temporální,^[8][16] Vizuální vnímání,^[19] a vizuální snímky.^[19]

Viz také

• Komplexní síť

Reference