《Brain Topography》:Realistic Subject-Specific Simulation of Resting State Scalp EEG Based on Physiological Model
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EEG 在神經科學中應用廣泛,但人類靜息態(RS)頭皮 EEG 信號細胞起源及時空變化機制尚不明確。研究人員構建生理基礎全腦計算模型,模擬 3 名健康受試者 RS 期個體化 EEG,開發相似性指數評估仿真效果,為腦科學研究提供新方法。
腦電圖(EEG)記錄在神經科學中廣泛用于識別健康個體腦節律并檢測與各種腦部疾病相關的改變。然而,理解人類靜息態(RS)頭皮 EEG 信號的細胞起源及其時空變化仍具挑戰性,因為細胞水平記錄通常限于動物模型。本研究旨在模擬靜息態 EEG 的個體特異性時空特征,并測量真實與模擬 EEG 的相似程度。研究人員使用基于已知神經元亞型及其結構和功能連接的生理基礎全腦計算模型,模擬區域間皮層回路活動,創建了三名健康受試者靜息態期間的真實個體 EEG 記錄。該模型包括相互連接的神經質量模塊,模擬不同神經元亞型的活動,包括錐體細胞和四種 GABA 能中間神經元。采用高清 EEG 和源定位來描繪 α 和 β-γ 節律的皮層范圍。為評估模擬 EEG 的真實性,研究人員開發了基于標準縱向導聯的各雙極通道頻域互相關分析的相似性指數。α 振蕩通過增強后部區域生長抑素 - 錐體環路產生,而 β-γ 振蕩通過增加前部區域小清蛋白中間神經元對錐體細胞的興奮性產生。真實個體靜息態 EEG 節律的生成,為需要數據增強的研究領域(包括腦機接口和人工智能訓練)帶來了重大進展。