大脑的振荡活动反映了集体行动或神经单元的功能融合在一个更大的互动。连贯的活动被认为是服务于当地或大规模神经元沟通。这个神经协调的强度和持续时间是调制不同的认知需求。这些要求的来源可以是stimulus-specific传递信息对他们的事业或内部诱导过程反映内容的看法,想法,想象力,和各种各样的心理状态。这种协调机制可能允许不同的对象的感知特性,移动场景的不同方面,单独记忆部分的一个重要经验,甚至不同的想法出现在谈话中绑定在一起成一个更associative-defined实体( 1- - - - - - 3]。协调动态意味着大脑的可用性和容量引用了集体行动的要求下stimulus-oriented流程或其他内部认知关联。在这种考虑,亚稳度被定义为一个状态,大脑的各个部分保存他们倾向自主功能,同时表现出协调活动( 4- - - - - - 8]。在这种状态下,相干和非相干神经元活动发生在一个关键地区之间的隔离和集成,分别与热力学相变条件是展品的相似之处观察到一个兴奋系统( 3, 9]。一般来说,如果这些转换(亚稳状态)参与心理过程的连续流和贡献的形成新的信息,他们应该发现意识状态下,反映出的耦合行为的动态视图。此外,违规行为的这些转变可能解释观察到的大脑功能异常在精神分裂症等疾病分类学的实体( 10- - - - - - 17]。

考虑上述情况,本研究旨在调查可能的中断与中断相关的亚稳定性的心理过程发生在认为阻塞的罕见症状精神分裂症或换句话说惊人的一致性和电生理学的研究结果。认为阻塞(TB)是一个思想障碍,通常引起的潜在的精神过程。这种现象的特点是思想的流中断。Bleuler [ 18)称:“这种现象发展迅速,发生在不同时间的短暂的发作,与阻塞不仅思潮,而且整个心灵,涉及注意力的过程,知觉,记忆,演讲,和能动性。“精神的参考书目,结核病症状构成核心症状的精神分裂症和归因于形式而不是内容的思维过程 19]。这些症状是罕见的,应该有区别的自发分散在个人认为发生在正常的流动 20.]。在我们的经验 21),在密集的相位同步分析,坚持听觉言语幻觉(AVH)指出,导致TBs显示长时间左颞区之间的强耦合,剩下的中部和额叶皮质。同步波动的观察常见的模式持续了从0.5到2秒,它被发现在一个时间窗口的4秒的外延指的主观经验的症状。观察发现,大多数情况下,左颞区和剩余的中部和额叶脑区。在这项工作 21],方法论的过程集中在附近的症状(症状捕获方法),而不是持久的静息状态的脑电图样本,这是目前的情况分析。

在目前的研究中,我们调查了脑电图的静息状态的自发的耦合的样品从(a)获得正常的健康受试者,(b)的代理人(见方法部分),(c)对象遭受持续听觉言语幻觉和TBs(结核病患者)和(d)的一组non-TB病人。synchrony-derived熵应用于量化的复杂性管理分布的平均相位相干性(APC)值获得长度静息状态的脑电图。作为一个规则,APC计算,所有纳入研究样本,已经完成可变长度的片段,让我们有能力去调查之间的依赖APC的价值观和一个给定的时间窗口的长度。介绍的方法允许我们评估耦合的持久性的“耦合损耗,”一个参数相关的时态特征相位锁定。从我们的研究结果,有迹象表明AVH和结核病症状是连接水平,关注不受监管的过度干扰协调。这个函数overintegration被发现相关功能固定,导致抑制neurophenomenological处理发现的水平。的观察是类似于中断overconnectedness时间结构的一面。在同样的证据,中断的协调机制,独立的一面,可能造成混乱综合症在精神分裂症 4, 17, 22]。两种干扰可能被视为违规行为隔离和集体之间的脆弱的平衡功能,信封亚稳政权。

结核病患者组由12个病人根据录音的数据(5男性,7女性,平均年龄:32±5,疾病持续时间:13±4年,意味着PANSS评分:78±3),与耐药自发AVHs和著名的录音期间TBs的经验。non-TB病人组包括录音从十二精神分裂症患者(8人,4女性,平均年龄:33±7;疾病持续时间:12±7年;意味着PANSS评分:65±7),在入学的时候,没有表现出AVH和结核病的症状。所有受试者坐在光和sound-attenuated,双皮肤法拉第笼。电极(Fp1 Fp2, F7、F3、Fz, F4, F8, FT7,一个FC3,文件FCz, FC4, FT8, T7, C3, Cz, C4, T8, TP7, CP3, CPz, CP4, TP8, P7, P3, Pz、P4, P8, O1,盎司,O2,和耳垂的意思是电引用)被配置在头皮上,使用标准帽。录音的水平面动电位是由两个电极固定1厘米双边每只眼睛的外眼角。每个电极的皮肤电阻一直低于10 kΩ整个录音,和采样率设置为每秒500个样本。招募的病人,他们的标准包含在目前的研究中,和脑电图数据预处理之前详细描述( 10, 21]。此外,脑电图样本12个健康志愿者(7男性和女性的平均年龄30±5年)已包括在组法线(称为法线)。作为一个规则,三个录音4分钟时间为每个相应的参与组例被分割在相当数量的时代,覆盖整个静息状态的记录。一系列的测试间隔从400年到2000年女士也被认为是在我们的分析中,虽然APC的标准段宽度计算是整个研究保持在1000 ms。由于鲁棒性对噪声的影响,APC(见( 3)可以看作是一个稳定的测量相位同步的生物时间序列如脑电图( 23]。以下( 1)和( 2)是两个时间序列的分析表征 x t 和 y t 希尔伯特变换: (1) z x t = x t + j x ~ t = 一个 x t e j ϕ x t , (2) z y t = y t + j y ~ t = 一个 y t e j ϕ y t , 在哪里 j x ~ t 和 j y ~ t 的虚部是复杂的变量 z x t 和 z y t 分别为, 一个 x 和 一个 y 和 ϕ x t 和 ϕ y t 分别是瞬时振幅和相位( 24]。这项措施 R (见( 3)表达的平均相位相干性的 N 段,1和0的限制一个强大和弱耦合,分别为( 24]。 (3) R = 1 N ∑ k = 1 N − 1 e j ϕ x n − ϕ y n 。

同等数量的代理数据集也以同样的方式分析了原始脑电图数据。应用的方法是基于rank-shuffled代理,一个过程影响颞结构通过生成人工数据集通过随机洗牌的秩原始信号( 25]。我们也检查了跟踪过程的有效性的评估阶段同步数据研究后太阳et al。 26]。最后,APC的分布值,获得不同的组织,一直受到熵计算,介绍这种方法,描述符的APC复杂性,synchrony-derived熵( 年代 E )基于香农熵的 27]。 (4) 年代 E = ∑ k = 1 n 年代 k 日志 年代 k 日志 n , 在哪里 n 同步垃圾箱的数量和吗 年代 同步值计算在每一个垃圾箱。 年代 E 构成测量相对于耦合模式的信息并且可以检测到连接的偏好对于一个给定的时期。APC的高熵值反映平面分布表示不规则,不稳定,和缺乏偏好模式的耦合,而低价值与长期锁相关联。

的 年代 E 值关注结核病患者组数据计算的静息状态的脑电图段期间长时间(甚至几分钟),密集的幻觉状态和TBs占主导地位。总是,患者要求,立即从思维阻塞状态恢复后,注释过去的经验使用一个光开关。这种症状捕获方法被发现更有效的捕捉孤立或稀疏症状通过考虑 年代 E 值在与注释( 21]。实验的详细描述协议后,所有科目给书面知情同意和大学精神卫生研究所获得伦理委员会批准。实验过程进行了符合赫尔辛基宣言( 28]。

在目前的研究中,我们调查的连续流模式相互关联的大脑区域生成反映瞬时的连接方式。四个代表病例选择:一个正常的话题,代孕的数据集,一个病人在密集AVHs另外TBs展出,分别和non-TB病人。图 1(一)代表了APC的自发变化值对应于一个40秒脑电图段从代表获得健康的主题。相位耦合计算α脑电图光谱范围内,大脑左颞中,剩下的网站。附加映射到正确的显示观察耦合方案的空间分布,并兼容的空间特点闭上眼睛条件下静息状态的耦合。瞬态和非平稳过程的观察是一致的,正常的大脑功能,它被发现在所有正常的数据集分析。因此,估计熵(蓝线出现在图 1 (e))表示一个相对平坦的分布( 年代 E = 0.81 ),表示检查系统没有表现出任何特定偏好的模式耦合。

同样,自发的耦合从代表代理获得数据集显示形态复杂性类似于一个系统,也就是说,其活性单位展览巧合耦合(图 2 (b))。相应的地图表示缺乏空间偏好值分布的耦合。另一方面,同步值表示一个相对平坦的分布(黑线出现在图 1 (e));类似地,熵值被发现更高( 年代 E = 0.92 比正常的话题)。

耦合的复杂性是不同于其他情况下过度的实例分析和广泛分布的密度振荡状态下记录从一个代表病人幻觉状态,导致阻塞。图 1 (c)说明了几个大脑网站改变他们的静息状态的耦合与明确的偏好高共模集成。所示,发现了强耦合持续了几秒钟,而释放锁定间歇性出现。APC值的分布表现出峰值相对于漫长的时间和空间锁定(红线出现在图 1 (e))。因此,熵估计在大多数的持久耦合实例被发现在0.50到0.65表示的范围,因此,一个系统有一个相对稳定的趋势。附加的地图显示的空间偏好高耦合现象。必须注意到,在大多数病人数据,耦合变化表现出与前面描述的代表形态相似的情况。APC的值出现在图 1 (d)关注的自然可变性non-TB病人。坚持过耦合的形成并没有显示实例,而估计熵(绿线出现在图 1 (e))表示一个相对平坦的分布( 年代 E = 0.85 ),表示检查系统没有表现出任何特定偏好的模式耦合。

之间的依赖性分析窗口的长度(400 - 2000 ms)和测量耦合,四组中显示不同的耦合行为的研究。APC的差异值标准区间(1000毫秒)用蓝盒子被发现统计学意义(方差分析 F (44)= 84.11, p < 0.001 )(图 2(一个))。具体来说,non-TB病人和结核病患者之间的差异被发现统计学意义(方差分析 F (22)= 34.4, p < 0.001 )。安装线定义“同步率损失”一个参数相关的相位的组件,可能会影响之间的平衡coherence-incoherence分析窗口的长度的函数。安装线的快速衰减表明快速释放的耦合,反之亦然。代理人的展品低持久性由于相位相干性是明显症状。法线保持一个清晰的距离的平均值的代理人流失的速度发现相对较低。non-TB病人表示拟合线相对相同的法线。结核病患者数据表现出的平均值增加耦合与其他组织分离,同时观察值的长度表示饱和同步损失相当于长期耦合。更具体地说,non-TB病人和结核病患者之间的差异被发现统计学意义(方差分析 F (22)= 34.4, p < 0.001 )。这一发现使我们能够将异常耦合(固定)与心理的干扰流,观察到明确的结核病患者。

此外,两两比较同步的熵值在四组使用Mann-Whitney rank-sum测试显示显著差异( p < 0.001 安排集团对之间的)观察:普通结核病患者,normal-surrogates, surrogates-TB患者,分别和结核病patients-non-TB病人(图 2 (b))。

各种复杂的系统,不管是天然的还是人造的,表现出相干和非相干现象,计算建模使用弱耦合振子的安排 29日, 30.]。模拟研究显示一些特定的耦合行为和可能影响分析策略的关键州,因此大脑功能的理解。亚稳嵌合体状态基于community-organized振荡器的活动所产生大量的瞬态(亚稳),集体行动和隔离共存( 31日]。上述发现,虽然需要进一步的理论理解,表现出相似性与neurophenomenal中所观察到的水平。大脑中的水平,功能分离和集成被认为是组织方面,反映了神经元的集体和独立活动组件,分别。这些方面也定义不规则性和规律性的更广泛的区域,分别为( 1, 4, 5, 7]。正常的大脑功能意味着参与单位保留其内在的运作模式(个性和特异性),同时这些单位共同参与瞬态方案在不同认知要求( 17]。从这个意义上说,一个定义和更少,因此,更多的自适应神经元功能增强的创建新信息。另一方面,长时间过度的一致性(过度协同)在复杂动力系统可以描述为病态。在一个完全不同的地面neurophysiological-neuroanatomical机制,严重的振荡状态发生在癫痫发作的情况下被发现与时间有关的不良意识( 13, 32]。

目前的工作试图揭示颞组织的参与,在一个杰出的精神分裂症的症状,导致中断的思想。更准确地说,我们试图解释的中断大脑功能的层面上,通过亚稳平衡的具体违规行为观察静息状态的活动。结核病症状被认为是异常流动的思想,他们可以构想可能中断的连续信息处理,由于重复入侵幻觉体验的对象( 21]。这个观点在协议的理论考虑查普曼( 33]他说“想块与过载条件相关的信息处理。“事实上,振荡机制的影响在这些精神分裂症的症状( 10)让我们调查模式,过多的集体行动是反映了静息状态的自发的耦合。

提出了若干措施描述定量之间的相互作用互补独立和集体行动的倾向。Tononi et al。 34)定义了一个统计测量的“结构”在一个系统的动态,作为其“复杂性”的表达它的价值是高大型共同子集的系统的统计依赖关系。Tononi和爱德曼(在后面的研究 35),在理论层面上,这样的系统的不同部分可以进行单独的活动,但仍然是相互依存的。的分析,赛斯et al。 36),关于三个定量措施的优点和局限性神经系统动力学复杂性的潜在意识,神经复杂性、信息集成,和因果密度,已经表明,这些措施就可以捕获的多维复杂神经系统工作。然而,任何方法,量化复杂的组织方面,如隔离和集成,用一个描述符,可以被认为是简单的,需要批评的解释结果。讨论了凯尔索和Tognoli [ 1),系统的经验描述的行为,在短暂的状态,遇到一些困难。之前是至关重要的,任何试图找到签名的亚稳状态,确定从大脑活动的连续流(心理过程的流)一些段对应于特定neurophenomenological政权。因此,在我们的研究中,惊人的破坏已经病态的连通性。同步熵的发现提供了一种通过测量大脑连接的统计描述概率分布的平均信息量。在我们的研究中,发现了这个描述符足够敏感探测大脑功能的时序结构的变化。耦合值的连续波动,用高 年代 E 值,反映了广泛分布的皮质和振荡表明大脑的自然不稳定。这可能是一个临时状态,隔离和集成服务可用性共存的神经元组件参与精神的生产信息。思想的块(结核病患者),定义的过度生产信息,特别是低熵值被发现显著抑制正常流动的精神内容。虽然常见疾病分类学的背景存在,non-TB患者没有表现出活跃的症状(AVHs TBs),无论是先前描述错误的耦合方式。指的是中断连接,亚稳的障碍敏感平衡大规模集成和独立处理在大脑皮层,赞成独立处理,已建议参与精神分裂症的混乱综合症( 11]。精神分裂症是一种multifaced障碍包括妄想、幻觉的,正式的思想障碍。这些症状的背景似乎是基于干扰连接,允许错误和自主症状的表现导致的异常在意识流 37]。

额颞叶的控制过度耦合(见图 1 (c)),在结核病症状的经验,发现抑制自发同步变化,阻碍连续信息处理。长期阶段锁定意味着协调皮质网站出现和继电器额颞叶区域内均匀不变的信息内容。地图出现在图 1 (c)说明了持久的耦合,可能造成失败的反馈调节机制来管理过度耦合和扩展的组织有节奏的活动。在这个视图中,本次系统变得更加稳定,不能产生信息,因此懒惰的。低熵的研究结果表明低复杂性。这种假设是同意的亚稳政权,以瞬态同步模式,集的长期稳定,表现为静止的耦合。一般来说,同步指数反映了比两个活动之间的相干和非相干内容评估在一个给定的时间窗口。基于大脑的短暂耦合,它假定高自然应该主要是测量同步,在短的时间窗口。沿着这种思路,介绍了分析耦合的持久性,允许我们分类的不同耦合偏好四组。更具体地说,持续的皮质连通性,在结核病患者的具体症状,表明overcoupled大脑区域表现出一种“刚度”的处理非相干相位的组件。这种状态相关联的固定由于overintegration功能专业化。的耦合的non-TB患者被发现明显分开的结核病患者支持进一步异常之间的共同点的存在耦合和惊人的发现水平。 According to our findings, synchrony-derived entropy effectively describe the disruption occurred in a critical equilibrium between the segregated and collective functioning under abnormal coupling states. This consideration may contribute in the understanding of the role that metastability plays in the interpretation of deeply subjective phenomena related with the diminished processing of information in the brain level.