确定不同的神经元或脑区连接和相互交流是一个关键的神经科学,因为它允许人口调查专业神经的功能集成如何使相干的认知和行为状态的出现。大脑连接的一般概念包括不同的方面:结构连接的描述有关解剖路径和突触连接;功能连通性调查统计空间上分离的脑区之间的依赖关系;有效的连接是指模型旨在阐明driver-response关系。这些不同模式的大脑连通性的研究基本都是神经生理学过程参与调查的认知和感知处理和评估的各种神经系统疾病。

在过去的几十年,多通道数据采集技术的不断进步使得它可以收集神经科学数据在多个层次的描述,从神经局部场电位和峰值脑电图(EEG)脑磁图描记术(MEG)。提高数据可用性和信号处理功能的改进的贡献将增加要求神经相互作用的定量评估的方法。因此,出现了各种各样的方法论估计多元时间序列神经生理学的大脑连通性。这些方法建立在不同的分析框架,指出连接的特定方面:线性参数模型明确相关的频域表示多变量数据,从而支持连接特定脑节奏的评估;信息理论提供了工具,描述线性和非线性相互作用和是免费的缺陷模型规范;相位同步分析描述之间的关系阶段,大脑不同单位视为耦合振子,允许检测同步无论信号振幅之间的关系。所有这些框架提供措施能够反映大脑连接的各个方面,如无向协会的措施(例如,连贯性,互信息,相位同步指数)和指导措施的格兰杰因果关系(例如,部分相干,传输熵)。

获得新的和更深的见解的复杂动力学相互作用的大脑区域,现有的大脑连接措施需要改进,扩展和补充与其他工具。常见问题需要解决评估问题产生的噪音污染和非平稳,重要性评估,区分直接与间接的因果效应,以及相关方面的困难执行完整的多变量分析在短数据集。脑电图/梅格录音的一个重要问题是,连接模式估计传感器水平可能强烈不同于那些真正之间存在潜在的神经来源,因此称为体积的混合效应传导。虽然一个共同的方法来处理这个问题是估计连接后应用程序的一个逆源定位方法,方法的进步需要提高定位精度的病态逆问题。而且,一旦大脑连通性测量计算,连接模式的正式表示图或矩阵格式导致雇佣网络分析的概念来解释这些模式。因此,拓扑性质的研究像聚类学位,模块化,存在网络主题调查越来越受欢迎的大脑处理的组织原则。

这个特殊问题的论文反映了不同的方法估算的大脑连接上面描述,以及这些方法需要改进和适应越来越苛刻的定性要求和挑战现代神经生理学的应用程序。j .太阳等人提供审查的相位同步分析方法推理的脑功能连接,描述定义、评估、和意义评估,提出一些扩展,讨论这个问题,从神经影响相位同步的检测数据。c . Alvarado-Rojas和m . Le Van Quyen利用相位同步分析和聚类技术来识别,从颅内脑电图记录在癫痫患者在控制发作时期,大脑的动态模式特点和生物钟的循环同步。l .西班牙等人介绍一个共同框架的统一描述最受欢迎的频域连接措施基于多个时间序列的线性参数建模,讨论他们的关系、理论解释、优点和局限性,和实际的估计。a . Brovelli评估频域执行格兰杰因果分析的可靠性在实验的基础上,表明,结合参数统计检验时,格兰杰因果因果相互作用合成和光谱成功地恢复神经生理学数据。y刘和美国Aviyente说明了优势信息的线性参数格兰杰因果理论工具,指导信息,至于评估定向连接的模拟时间序列和脑电图数据。d . Marinazzo等人面临的重要问题估计因果关系通过全面多元的方法在复杂的大脑网络;在信息理论的框架,他们提供了一个新颖的方法对部分空调信息变量的子集,表明这种方法可以帮助克服计算和数值问题否则产生与传统空调方案。

p . Belardinelli等人调查梅格现实环境中已知的定位发生偏差由于源时间序列之间的相关性受欢迎的beamformer逆方法,表明这种偏见只对极高程度的相关来源相关性。f . Avarvand等人结合子空间和beamformer源定位方法估计虚部的模拟和真实的脑电图数据的一致性,实现一个敏感的方法连接而不是活动,因此,提高定位精度和检测源交互。c . Micheli和c·布劳恩处理的问题描述后神经源活动和肌肉活动之间的连接多个相关源的定位;当应用到梅格和突变信号在紧要关头控制任务,他们的方法突出了corticomuscular相干模式无法获得与标准方法的使用。c·施密特等人提出一种新的分析方法的检测在脑电图连接网络拓扑主题估计在抑郁症患者痛苦的刺激,这表明特定的主题可能有助于解释疼痛和抑郁之间的关系。a Alvarellos-Gonzalez等人研究大脑结构连接在突触水平,提供增强的神经网络计算模型的证据突触连接的势差现象发生时大脑的神经胶质细胞被认为是除了人工神经元。

卢卡库Faes
拉尔夫·g·Andrzejak
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Dimitris Kugiumtzis