Οι ευρέως διαδεδομένοι κυματισμοί συγχρονίζουν τη δραστηριότητα του ανθρώπινου φλοιού κατά τη διάρκεια του ύπνου, της αφύπνισης και της ανάκλησης μνήμης Μέρος 2

Οι κυματισμοί του ιπποκάμπου με αιχμηρά κύματα οδηγούν σε φλοιώδεις κυματισμούς κατά τη διάρκεια του NREM.

Ενώ τα παραπάνω αποτελέσματα δείχνουν ότι οι κυματισμοί του φλοιού προηγούνται των κυματισμών του ιππόκαμπου κατά την αφύπνιση, η σειρά τους κατά τη διάρκεια του NREM φαίνεται να είναι μια μικτή εικόνα, την οποία υποθέσαμε ότι εξαρτάται από το εάν οι κυματισμοί του ιππόκαμπου εμφανίζονται στο πλαίσιο ενός αιχμηρού κύματος ή ατράκτου (2, 21, 22). Βρήκαμε ότι οι κυματισμοί του ιππόκαμπου αιχμηρού κύματος προηγούνται σημαντικά των φλοιικών κυματισμών κατά ~250 ms (Παράρτημα SI, Εικ. S4A; P=0.002, διωνυμική δοκιμή διπλής όψης, αναμενόμενη τιμή=0.5), ενώ Οι κυματισμοί της ατράκτου ήταν ταυτόχρονες (Παράρτημα SI, Εικ. S4B, P=1).

Η σχέση μεταξύ των κυματισμών του ιππόκαμπου και της μνήμης είναι μια περιοχή με μεγάλο ενδιαφέρον. Ο ιππόκαμπος είναι μια από τις πιο σημαντικές περιοχές του εγκεφάλου. Βρίσκεται μέσα στον κροταφικό λοβό και σχετίζεται στενά με γνωστικές λειτουργίες όπως η μάθηση και η μνήμη. Οι κυματισμοί του ιππόκαμπου είναι ένας ειδικός τύπος εγκεφαλικής δραστηριότητας που πιστεύεται ότι σχετίζεται με την κωδικοποίηση της μνήμης και την ενσωμάτωση πληροφοριών. Τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές έχουν κάνει αδιάκοπες προσπάθειες για να εξερευνήσουν σε βάθος τον εσωτερικό μηχανισμό των κυματισμών του ιππόκαμπου και της μνήμης.

Η έρευνα δείχνει ότι οι κυματισμοί του ιππόκαμπου είναι η ηλεκτρική δραστηριότητα ειδικών κυττάρων στον ιππόκαμπο, τα οποία εμφανίζονται συνήθως όταν ο εγκέφαλος βρίσκεται σε ήσυχη κατάσταση. Η διαδικασία δημιουργίας κυματισμών του ιππόκαμπου απαιτεί την αλληλεπίδραση πολλών παραγόντων, συμπεριλαμβανομένης της γονιδιακής ρύθμισης, της μεταγωγής του νευρικού σήματος, κ.λπ. Μόλις σχηματιστούν οι κυματισμοί του ιππόκαμπου, συμβάλλουν στην ενίσχυση των σχετικών διεργασιών κωδικοποίησης μνήμης.

Μια μελέτη κάποτε έδειξε ότι η δύναμη των κυματισμών του ιππόκαμπου συσχετίζεται θετικά με τη δύναμη της μνήμης. Όταν ο εγκέφαλος βρίσκεται σε ήσυχη κατάσταση, οι νευρώνες στον ιππόκαμπο παράγουν ειδική ηλεκτρική δραστηριότητα που έχει μια μορφή που μοιάζει με «αναπήδηση», βοηθώντας τις αναμνήσεις να μετασχηματιστούν και να αποθηκευτούν στον εγκέφαλο. Ταυτόχρονα, οι κυματισμοί του ιππόκαμπου μπορούν επίσης να βελτιώσουν την συγχρονισμός των νευρώνων στον εγκέφαλο, ενισχύοντας περαιτέρω τις συνδέσεις και τη μετάδοση πληροφοριών μεταξύ διαφορετικών νευρώνων.

Με βάση τα παραπάνω ερευνητικά αποτελέσματα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι κυματισμοί του ιππόκαμπου είναι ζωτικής σημασίας για την κωδικοποίηση και αποθήκευση της μνήμης του εγκεφάλου. Ενισχύοντας τη δραστηριότητα στον ιππόκαμπο και ενισχύοντας τις συνδέσεις μεταξύ των σχετικών νευρώνων, μπορούμε να βελτιώσουμε την αποθήκευση και την ανάκτηση των αναμνήσεων στον εγκέφαλο. Ταυτόχρονα, μπορούμε επίσης να δημιουργήσουμε ένα καλύτερο περιβάλλον για τον εγκέφαλο και να προωθήσουμε τη δημιουργία κυματισμών του ιππόκαμπου μέσω ισορροπημένης διατροφής, μέτριας άσκησης και διατήρησης της ψυχικής υγείας, επιτυγχάνοντας έτσι καλύτερα αποτελέσματα μνήμης.

Συνοπτικά, η σχέση μεταξύ των κυματισμών του ιππόκαμπου και της μνήμης είναι ένας τομέας έντονης έρευνας. Μελετώντας σε βάθος τον εσωτερικό του μηχανισμό, μπορούμε να εξερευνήσουμε πιο αποτελεσματικές μεθόδους βελτίωσης της μνήμης, φέρνοντας έτσι περισσότερα οφέλη στην προσωπική μάθηση και στην εξέλιξη της σταδιοδρομίας. Ας αναλάβουμε ενεργές ενέργειες μαζί για να δημιουργήσουμε ένα καλύτερο περιβάλλον για τον εγκέφαλό μας και να γίνουμε μια καλύτερη εκδοχή του εαυτού μας! Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola μπορεί επίσης να ρυθμίσει την ισορροπία των νευροδιαβιβαστών, όπως η αύξηση των επιπέδων ακετυλοχολίνης και αυξητικών παραγόντων. Αυτές οι ουσίες είναι απαραίτητες για τη μνήμη και τη μάθηση. Επιπλέον, το κρέας μπορεί επίσης να βελτιώσει τη ροή του αίματος και να προωθήσει την παροχή οξυγόνου, η οποία μπορεί να εξασφαλίσει ότι ο εγκέφαλος λαμβάνει επαρκή θρεπτικά συστατικά και ενέργεια, βελτιώνοντας έτσι τη ζωτικότητα και την αντοχή του εγκεφάλου.

Κάντε κλικ στα συμπληρώματα γνώσης για να ενισχύσετε τη μνήμη

Αυτά τα αποτελέσματα ενισχύουν μια προηγούμενη πρόταση ότι οι κυματισμοί του αιχμηρού κύματος και της ατράκτου συνεισφέρουν διαδοχικά στην ενοποίηση. Συνολικά, όπως προβλέπεται από μοντέλα αλληλεπίδρασης ιππόκαμπου-φλοιού για τη μνήμη, οι κυματισμοί του ιππόκαμπου συνήθως οδηγούν στον φλοιό κατά τη διάρκεια του ύπνου και ο φλοιός συνήθως οδηγεί στον ιππόκαμπο κατά την εγρήγορση.

Η συνεμφάνιση Cortical Ripple Διευκολύνεται μέσω της Ενεργοποίησης σε πολλούς ιστότοπους.

Σε κάθε ασθενή, διαπιστώσαμε ότι όταν δύο φλοιώδεις θέσεις συρρικνώνονται, μία ή περισσότερες επιπλέον θέσεις μπορεί να ενωθούν με αυτές (Παράρτημα SI, Εικ. S5). Για να ελέγξουμε εάν δύο φλοιώδεις θέσεις ήταν πιο πιθανό να κυματιστούν και άλλες θέσεις, υπολογίσαμε μια δοκιμή αναλογιών χ2 για όλες τις πιθανές ομάδες τριών φλοιωδών καναλιών με τη μηδενική υπόθεση ότι η συν-εμφάνιση των καναλιών Α και Β δεν έχει καμία σχέση με τη συν- εμφάνιση του A και C. Βρήκαμε σημαντικά αυξημένη συν-εμφάνιση της τρίτης θέσης σε ένα μέσο όρο 14,1% των τριδύμων κατά τη διάρκεια του NREM και 38,8% κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης (αποτελέσματα ειδικά για τον ασθενή που αναφέρονται στο Παράρτημα SIA, Πίνακας 4, τεστ αναλογιών χ2, FDR- διορθώθηκαν οι τιμές P μεταξύ των τριδύμων καναλιών εντός ασθενών).

In further support that rippling is facilitated through activation across multiple sites, we found that the number of ripple co-occurrences relative to chance increased with the number of locations rippling (>2) (Εικ. 2Δ). Η αύξηση ήταν έντονη, έτσι ώστε ο παρατηρούμενος αριθμός συν-εμφανίσεων σε σχέση με τη γραμμή βάσης του 25% όλων των καναλιών αυξήθηκε με παράγοντα ~104 κατά την αφύπνιση και ~5 × 103 κατά τη διάρκεια του NREM. Έτσι, ο κυματισμός φαίνεται να προκαλεί περισσότερο κυματισμό, υποδηλώνοντας το δυνατότητα αυτοενισχυόμενης εξάπλωσης.

Οι φλοιώδεις κυματισμοί συνυπάρχουν ισχυρά σε απόσταση.

Η σύνδεση με κυματισμούς απαιτεί να συνυπάρχουν σε ευρέως διαδεδομένες περιοχές του φλοιού. Συγκρίναμε τις υπό όρους πιθανότητες συνεμφανίσεων φλοιο-φλοιώδους κυματισμού (δηλαδή, την πιθανότητα κυματισμού σε μια περιοχή του φλοιού δεδομένου κυματισμού σε άλλη φλοιώδη περιοχή, που απαιτεί Αλληλεπικάλυψη μεγαλύτερη από ή ίση με 25-ms) σε σχέση με τις αποστάσεις μεταξύ του εξορθολογισμού της λευκής ουσίας φλοιώδεις θέσεις. Οι απλοποιημένες αποστάσεις υπολογίστηκαν τα 360 δέματα του άτλαντα HCP-MMP1.0 (23), όπως προσδιορίστηκε από την πιθανολογική τρακτογραφία MRI διάχυσης (24), και είναι μέσοι όροι πληθυσμού (25).

Βρήκαμε ότι η πιθανότητα φλοιο-φλοιώδους κυματισμού δεν μειώθηκε με την απόσταση της οδού των ινών κατά τη διάρκεια του NREM (Εικ. 2E, r=0.04, P=0.22, γραμμικά μικτά αποτελέσματα με τον ασθενή ως τυχαία επίδραση) αλλά μάλλον διατηρήθηκε σε απόσταση έως 25-cm, μεταξύ των λοβών και μεταξύ των ημισφαιρίων. Κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης, οι πιθανότητες κυματισμού διατηρήθηκαν επίσης σε αυτό το εύρος απόστασης, αν και με μια ασθενή αλλά σημαντική αρνητική γραμμική σχέση (Εικ. 2F, r=0 .10, P=4 × 105). Βλ. Παράρτημα SI, Εικ. S6A και B για μεμονωμένους ασθενείς.

Κυματισμοί σε όλες τις περιοχές του φλοιού συνυπάρχουν με τους HippocampalRipples.

Έχει αναφερθεί προηγουμένως ότι η σύζευξη κυματισμού εμφανίζεται μεταξύ της παραιππόκαμπης έλικας και του 16,4% των πλευρικών κροταφικών ηλεκτροδίων αλλά μόνο στο 3,3% των ρολαντικών (8), ίσως αντανακλώντας την ανατομική θέση του ιππόκαμπου στην κορυφή της φλοιώδους ιεραρχίας (26). Ωστόσο, διαπιστώσαμε ότι οι κυματισμοί του ιππόκαμπου συνέβησαν με κυματισμούς σε όλες τις περιοχές του φλοιού με περίπου ίσους ρυθμούς τόσο στο NREM όσο και στην εγρήγορση.

Λαμβάνοντας τον δείκτη μυελίνωσης ως μέτρο της θέσης στη φλοιοϊεραρχία [οι περιοχές συσχέτισης είναι λιγότερο μυελινωμένες (27)], βρήκαμε αδύναμη αλλά σημαντική επίδραση κατά τη διάρκεια του NREM αλλά όχι κατά την αφύπνιση. Παράρτημα, Εικ. S7; r=0.15, P=0.01), υποδεικνύοντας ότι οι κυματισμοί του ιππόκαμπου είναι ελαφρώς πιο πιθανό να συνυπάρχουν με κυματισμούς στις πρωτογενείς φλοιώδεις περιοχές.

Η συνεμφάνιση φλοιο-φλοιώδους και ιππόκαμπου-φλοιώδους κυματισμού προηγείται της ανάκλησης.

. Εάν οι κυματισμοί σε διαφορετικές περιοχές του φλοιού συνδέουν τα στοιχεία της μνήμης, θα ήταν αναμενόμενο ότι οι κυματισμοί του φλοιού θα συνυπάρχουν πριν από την ενδεικτική ανάκληση, η οποία απαιτεί τη συνενεργοποίηση αυτών των στοιχείων. Για να ελέγξουμε αυτήν την υπόθεση, αναλύσαμε δεδομένα εργασιών μνήμης ζευγαρωμένων συσχετισμών από πέντε ασθενείς SEEG (Εικ. 3Α και Παράρτημα SI, Πίνακες 1 και 5). Πριν από την καθυστερημένη ανάκληση του φλοιού, υπήρξε σημαντική αύξηση στην εμφάνιση φλοιώδους κυματισμού (P=1 × 1011, γραμμικά μοντέλα μικτών επιδράσεων με τον ασθενή ως τυχαίο αποτέλεσμα) κατά 330% των πιθανοτήτων (υπολογισμένη σε δοκιμαστική βάση, επομένως πιθανότητα προσδιορίστηκε ξεχωριστά για άμεση και καθυστερημένη ανάκληση) και μια ακόμη μεγαλύτερη αύξηση στη συνεμφάνιση φλοιο-φλοιώδους κυματισμού κατά 758% σε σύγκριση με την τύχη (P=0.0004; Εικ. 3B–E).

Επιπλέον, η εμφάνιση φλοιώδους κυματισμού (P=0.002) και ο φλοιο-φλοιώδης (P=0.002) και ο ιππόκαμπο-φλοιώδης (P=0.008) διαμορφώσεις συν-εμφάνισης κυματισμού ήταν μεγαλύτερες πριν καθυστερημέναvs. άμεση ανάκληση, η οποία μοιράστηκε τα ίδια ερεθίσματα και αποκρίσεις. Τέλος, η φλοιο-φλοιώδης (P=0.04) και η ιππόκαμπο-φλοιώδης (P=0.004) κυματισμός ενισχύθηκε πριν από τη σωστή έναντι της λανθασμένης καθυστερημένης ανάκλησης , κάτι που δεν ίσχυε για τους κυματισμούς του φλοιού (P=0.08) ή του ιππόκαμπου (P=0.94) γενικά.

Συγκεκριμένα, η καθυστερημένη αλλά όχι άμεση ανάκληση των ζευγαρωμένων συνεργατών επηρεάζεται σοβαρά από τη βλάβη του ιππόκαμπου (12). Αυτά τα δεδομένα καταδεικνύουν αυξημένο κυματισμό μεταξύ των θέσεων του φλοιού και μεταξύ του ιππόκαμπου και του φλοιού κατά τη διάρκεια της εξαρτώμενης από τον ιππόκαμπο ανάκτησης νέων συνδυασμών προηγουμένως άσχετων στοιχείων. Αυτό το εύρημα υποστηρίζει την υπόθεση ότι ο ιππόκαμπο-φλοιώδης και φλοιώδης κυματισμός μπορεί να συμβάλει στην αναδόμηση των δηλωτικών αναμνήσεων στους ανθρώπους.

Δεδομένου ότι η κατάσταση του εγκεφάλου θα μπορούσε να επηρεάσει την απόδοση της ανάκλησης, δοκιμάσαμε εάν υπήρχε διαφορά στο αναλυτικό πλάτος άλφα (7 έως 13 Hz) μεταξύ σωστών και λανθασμένων αποκρίσεων. Δεν βρήκαμε σημαντική διαφορά στο μέσο εύρος ανάλυσης άλφα μεταξύ των φλοιωδών καναλιών μέσα σε ένα παράθυρο ±1-s γύρω από τους χρόνους απόκρισης για διορθώσεις. λανθασμένη για οποιονδήποτε από τους πέντε ασθενείς με δεδομένα εργασιών ζευγαρωμένων συνεργατών (P=0.24 έως 0.64 και t=0.36 έως 1.6, μονόπλευρη δοκιμή δύο δειγμάτων, Διορθωμένες με FDR τιμές P για πολλούς ασθενείς).

Κλείδωμα φάσης Cortical Ripples σε ευρέως διαδεδομένες περιοχές.

Οι ταλαντώσεις κλειδωμένες σε φάση σε ευρέως διαδεδομένες θέσεις έχουν υποτεθεί ότι αποτελούν τη βάση της ενσωμάτωσης («δέσμευσης») διαφορετικών συστατικών γεγονότων σε όλη την επιφάνεια του φλοιού. Για κάθε ζεύγος καναλιών, υπολογίσαμε την τιμή κλειδώματος φάσης (PLV), ένα μέτρο της συνέπειας των φάσεων 70- έως 100-Hz μεταξύ των τοποθεσιών, ανεξάρτητα από το πλάτος (28), σε όλα τα κυματώδη συμβάντα τους είτε σε NREM είτε σε εγρήγορση. Λάβετε υπόψη ότι η συνέπεια μετριέται μεταξύ διαφορετικών κυματισμών, σε κάθε κάδο 1-ms σε σχέση με το κέντρο κυματισμού, όχι εντός κορυφών.

Βρήκαμε σημαντικό PLV συνυπάρχοντων κυματισμών μεταξύ όλων των δειγματοληπτικών φλοιικών περιοχών, συμπεριλαμβανομένων μεταξύ των ημισφαιρίων, και στις δύο καταστάσεις (Εικ. 4A–C). Υπήρχαν περισσότερα ζεύγη καναλιών με σημαντικές διαμορφώσεις PLV κατά τη διάρκεια του NREM από ό,τι κατά την αφύπνιση (Εικ. 4C και Παράρτημα SI, Πίνακας 6. P < 0.05 μετά την FDR, δοκιμή τυχαιοποίησης, μη σημαντικά αποτελέσματα στο Παράρτημα SI, Σχήμα S8A και B).

Ένα παράδειγμα μιας συνεπούς φάσης μεταξύ δύο θέσεων του φλοιού κατά μήκος δύο κυματισμών φαίνεται στο Σχ. 4Α. Για κάθε ζεύγος καναλιών, το PLV μετρήθηκε σε κάθε λανθάνουσα κατάσταση σε σχέση με το κέντρο του κυματισμού τους (Εικ. 4Β), και αυτές οι χρονικές διαδρομές υπολογίστηκαν κατά μέσο όρο σε όλα τα σημαντικά ζεύγη καναλιών (Εικ. 4C). Η αυξημένη PLV διήρκεσε για ολόκληρη την περίοδο όταν οι τοποθεσίες κυματίζονταν και προέκυψαν απότομα από τη γραμμή βάσης. Η χρονική πορεία PLV ήταν εντυπωσιακά παρόμοια σε ζεύγη καναλιών. Κατά τη διάρκεια του ύπνου, 2.106/2.275 ζεύγη καναλιών φλοιώδους φλοιού είχαν περισσότερους από 40 συνυπάρχοντες κυματισμούς, που απαιτούνται για την αξιόπιστη εκτίμηση της PLV. Από αυτά, το 26,3% (554/2.106) είχε σημαντικές διαφοροποιήσεις PLV.

Κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης, 1.939/2.275 είχαν περισσότερους από 40 συνυπάρχοντες κυματισμούς και το 13,9% (269/1.939) από αυτούς είχαν σημαντικές διαμορφώσεις PLV (Παράρτημα SI, Πίνακας 6). ), Τα PLV κορυφών κορτικο-φλοιώδους κυματισμού σε όλα τα ζεύγη καναλιών συσχετίστηκαν θετικά μεταξύ NREM και εγρήγορσης (SIA Παράρτημα, Εικ. S3B; r=0.20, P=4 × 1022, σημασία του r). Συνοπτικά, απομακρυσμένα ζεύγη θέσεων σε όλο τον φλοιό βρέθηκαν να έχουν σταθερές φάσεις κατά τη διάρκεια των κυματισμών τόσο στο NREM όσο και στην εγρήγορση.

Οι κυματισμοί που κλειδώνονται σε φάση έχουν ευρύτερο εύρος φάσης Lagsin NREM σε σύγκριση με το Waking και μπορεί να διαφέρουν κατά τις νύχτες.

Έχοντας δείξει σημαντικό κλείδωμα φάσης μεταξύ των θέσεων φλοιώδους κυματισμού, αξιολογήσαμε την κατανομή των κυκλικών μέσων γωνιών φάσης στα ζεύγη θέσεων. Βρήκαμε ότι κατά τη διάρκεια του NREM οι μέσες γωνίες φάσης για διαφορετικά ζεύγη θέσεων του φλοιού που είχαν σημαντικό κλείδωμα φάσης κυματισμού είχαν μια αρκετά ομοιόμορφη κατανομή από {{0}} έως 2π ακτίνια (Εικ. 4D, Κάτω αριστερά). Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της αφύπνισης, οι υστερήσεις φάσης κυματισμού στα ζεύγη έτειναν να είναι ~0 ή ~π (Εικ. 4D, Κάτω δεξιά).

Αυτή η διαφορά ήταν σημαντική (P {{0}} × 108, χ{2=29.8, df=1, χρησιμοποιώντας μετρήσεις εντός 0 ± π/6 ή π ± π/6 έναντι εκτός αυτών των ορίων για NREM έναντι εγρήγορσης). Αυτή η παρατήρηση υποδηλώνει μεγαλύτερη τάση για καθυστέρηση μηδενικής φάσης κατά την αφύπνιση. Παρέχουμε στοιχεία παρακάτω ότι οι καθυστερήσεις ~ 0 και ~ π είναι λειτουργικά ισοδύναμες και μπορεί να οφείλονται σε μεταβλητότητα στην τοποθέτηση των ηλεκτροδίων επαφής λεπτής κλίμακας σε σχέση με τα στρώματα του φλοιού. Αυτό μπορεί να σχετίζεται με τη μεγαλύτερη τάση των κυματισμών να ζευγαρώνουν σε σχεδόν μηδενική καθυστέρηση κατά την αφύπνιση (Εικ. 2Α).

Δοκιμάσαμε επίσης εάν οι καθυστερήσεις φάσης κατά τη διάρκεια του NREM διέφεραν κατά τη διάρκεια της νύχτας. Για κάθε ασθενή με πολλές νύχτες ύπνου (n {{0}}), συγκρίναμε τις καθυστερήσεις φάσης κυματισμού μεταξύ όλων των πιθανών ζευγών νυχτών ύπνου μέσα σε ζεύγη καναλιών που είχαν σημαντικές διαφοροποιήσεις PLV. Διαπιστώσαμε ότι το 51,8% (1.256/2.426) τέτοιων ζευγών είχε σημαντικά διαφορετικές υστερήσεις φάσης μεταξύ των νυχτών (Εικ. 4Ε, μετά το FDR P < 0,05, δοκιμή Watson-Williams, τουλάχιστον 30 κυματιστές νύχτα ανά ζεύγος καναλιών). Αυτές οι διαφορές στις υστερήσεις φάσης κυματισμού μεταξύ συγκεκριμένων θέσεων του φλοιού υποδηλώνουν ότι μπορεί να συμμετέχουν σε διαφορετικά δίκτυα κατά τη διάρκεια της νύχτας, όπως μπορεί να συμβεί, για παράδειγμα, κατά την επανενεργοποίηση φλοιικών αναπαραστάσεων που σχετίζονται με διαφορετικές μνήμες. Παρόμοια φαινόμενα έχουν σημειωθεί σε μεγάλης κλίμακας μοντέλα φλοιού (29).

Ripples Phase-Lock Ισχυρά σε μεγάλες αποστάσεις.

Δεδομένου ότι οι δηλωτικές μνήμες ενώνουν χαρακτηριστικά ανόμοια στοιχεία που κωδικοποιούνται σε ευρέως διαδεδομένες θέσεις του φλοιού και στα δύο ημισφαίρια, οποιαδήποτε νευροφυσιολογική διαδικασία που υποστηρίζει την κωδικοποίηση, την ενοποίηση ή την ανάκτησή τους πρέπει επίσης να λειτουργεί σε αυτές τις αποστάσεις. Έτσι, δεδομένου ότι οι φλοιο-φλοιώδεις κυματισμοί έχουν μικρή έως καθόλου μείωση με την απόσταση (δοκιμάστηκε έως και 200 ​​mm· Εικ. 2Ε και ΣΤ), υποθέσαμε ότι το κλείδωμα της φάσης κυματισμού του φλοιού του φλοιού επίσης δεν μειώνεται με την απόσταση.

Πράγματι, βρήκαμε ότι, όπως και οι συν-εμφανίσεις κυματισμού, η αναλογία των ζευγών καναλιών με σημαντικές διαμορφώσεις PLV (Εικ. 4F; r=0.07, P=0.36, γραμμικά μικτά αποτελέσματα με τους ασθενείς ένα τυχαίο αποτέλεσμα) και το μέγεθος αυτών των διαμορφώσεων PLV (Εικ. 4G; r=0.05, P=0.67) δεν μειώθηκε σημαντικά με την ενδιάμεση απόσταση της οδού ινών κατά τη διάρκεια του NREM. Κατά την αφύπνιση, υπήρξε σημαντική μείωση στην αναλογία των ζευγών καναλιών με σημαντικές διαμορφώσεις PLV με την απόσταση, ειδικά σε μικρότερες αποστάσεις (Εικ. 4F; r=0.07, P=0.001), αλλά όχι μείωση στο μέγεθος σημαντικών διαμορφώσεων PLV ζευγών καναλιών με απόσταση (Εικ. 4G; r=0.004, P=0.94). Έτσι, η φυσιολογική δράση που υποστηρίζεται από κυματισμό μπορεί να εκτείνεται σε ολόκληρη την επιφάνεια του φλοιού.

Το κλείδωμα φάσης αυξάνεται με περισσότερες τοποθεσίες του φλοιού που συρρικνώνονται.

Οι κυματισμοί συχνά κλειδώνουν φάση σε πολλαπλές τοποθεσίες, συμπεριλαμβανομένων μεταξύ των ημισφαιρίων (Εικ. 4Η), και όπως περιγράφηκε παραπάνω, βρήκαμε ότι δύο θέσεις συσχέτισης καθιστούσαν πιο πιθανό ότι μια τρίτη θέση συρρικνώθηκε. Αυτά τα ευρήματα εγείρουν το ερώτημα εάν η ενεργοποίηση ευρέως διαδεδομένων κυματιστικών δικτύων διευκολύνει τον μεγαλύτερο συγχρονισμό του δικτύου. Βρήκαμε μια ισχυρή θετική γραμμική συσχέτιση μεταξύ του αριθμού των τοποθεσιών που κυματίζουν και του πλάτους κορυφής κλειδώματος φάσης κυματισμού φλοιο-φλοιού (Εικ. 4I).

Αυτά τα αποτελέσματα βρέθηκαν ξανά όταν χρησιμοποιήθηκε το ΔPLV (αιχμή PLV μείον βασική τιμή PLV) αντί για το μέγιστο PLV (ΔPLV:n {{0}}/17 ασθενείς σημαντικοί κατά τη διάρκεια του NREM, n=1/17 σημαντικός κατά την αφύπνιση, μετά το FDR P < 0.05, σημασία του r). Για να ελέγξουμε εάν η μεγαλύτερη συσχέτιση οφειλόταν απλώς σε μεγαλύτερο πλάτος κυματισμού, μετρήσαμε το μέσο αναλυτικό πλάτος από 70- έως 100-Hz των κοριτσιών και βρήκαμε ότι μόνο 2/17 ασθενείς στο NREM και 0/17 ασθενείς σε εγρήγορση είχαν σημαντικές συσχετίσεις (μετά-FDR P <0,05, σημασία του r), και οι σημαντικές συσχετίσεις ήταν και οι δύο αρνητικές, αποδεικνύοντας ότι η μεγαλύτερη συσχέτιση δεν οφειλόταν σε μεγαλύτερο πλάτος. Εν ολίγοις, η συν-εμφάνιση κυματισμών προάγει περαιτέρω συν-εμφάνιση, η οποία ενισχύει το κλείδωμα φάσης.

Τα κορτικο-φλοιώδη σωμάτια έχουν σταθερές καθυστερήσεις φάσης στους διαδοχικούς κύκλους.

Υποθέσαμε ότι ένα ζεύγος τοποθεσίας θα ήταν αποτελεσματικά "κλειδωμένο με φάση" σε διαδοχικούς κύκλους κυματισμού, επειδή η συχνότητα ταλάντωσης κυματισμού ~9{9}} Hz είναι τόσο παρόμοια μεταξύ κυματισμών και θέσεων. Για κάθε κυματισμό από κάθε ζεύγος καναλιών φλοιώδους φλοιού, υπολογίσαμε το PLV κατά μήκος των καθυστερήσεων μεταξύ των δύο κυματισμών χρησιμοποιώντας τις πέντε κορυφές τους που βρίσκονται πιο κοντά στο κέντρο χρόνου κυματισμού και βρήκαμε σημαντικό κλείδωμα φάσης εντός κυματισμού για το 98,3% των 807.213 κυματισμοί κατά τη διάρκεια του NREM και 98,0% από τους 1.348.696 κυματισμούς κατά την αφύπνιση (P <0,05;δοκιμή τυχαιοποίησης, n=1,000 τυχαίες καθυστερήσεις φάσης, διόρθωση FDR σε κυματισμούς). Έτσι, το κλείδωμα της φάσης εντός κυματισμού υπάρχει σχεδόν σε όλα τα φλοιο-φλοιώδη σωμάτια.

Ζεύγη Ιππόκαμπου-Φλοιού Σπάνια, Αν ποτέ, Κλείδωμα Φάσης.

Το κλείδωμα της φλοιο-φλοιώδους φάσης θα μπορούσε να οδηγηθεί μέσω ενός δικτύου συζευγμένων φλοιωδών ταλαντωτών, ενός κεντρικού μηχανισμού κίνησης ή συνδυασμού. Δεδομένου ότι οι κυματισμοί του ιππόκαμπου συνυπάρχουν έντονα με τους φλοιώδεις κυματισμούς (Εικ. 2Β), ερευνήσαμε εάν ο ιππόκαμπος οδηγεί το κλείδωμα φάσης των κυματισμών στον φλοιό δοκιμάζοντας εάν υπάρχει κλείδωμα φάσης μεταξύ των κυματισμών του ιππόκαμπου-φλοιού.

Για τα ζεύγη ιππόκαμπου-φλοιού κατά τη διάρκεια του ύπνου, το 277/461 είχε περισσότερους από 40 συνυπάρχοντες κυματισμούς και το 1,4% (4/277) από αυτά είχαν σημαντικές διαφοροποιήσεις PLV. Κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης, 333/461 από τα ζεύγη καναλιών ιππόκαμπου-φλοιού είχαν περισσότερους από 40 συνυπάρχοντες κυματισμούς και το 0,3% (1/333) από αυτά είχαν σημαντική διαμόρφωση PLV (Παράρτημα SI, Σχ. S8C–F και Πίνακας S6).

Η εξέταση των τροχιών των ηλεκτροδίων πρότεινε ότι οι επαφές του ιππόκαμπου με σημαντικές PLVs με φλοιώδεις θέσεις πιθανώς εντοπίζονται στο υπογλώσσιο σύμπλεγμα και όχι στον ίδιο τον ιππόκαμπο, σύμφωνα με το εύρημα στα ποντίκια που κυματίζουν τον πολλαπλασιασμό από τον ιππόκαμπο στον οπισθοσπληνιακό φλοιό μέσω του υποκοιλίου (10). Έτσι, είναι απίθανο το κλείδωμα της φάσης φλοιο-φλοιώδους κυματισμού να προκαλείται από κοινές εισόδους από έναν κυματισμό του ιππόκαμπου, το οποίο υποστηρίζει την υπόθεση ότι το κλείδωμα της φάσης του φλοιώδους κυματισμού οδηγείται ενδοφλοιώδες.

Οι φλοιώδεις κυματισμοί συνδέονται με την αυξημένη και διαμορφωμένη φάση της πυροδότησης μίας μονάδας.

Για να διαδραματίσουν ρόλο οι κυματισμοί στην επικοινωνία και την ενσωμάτωση πληροφοριών μεταξύ απομακρυσμένων θέσεων του φλοιού, απαιτείται τα δυναμικά δράσης των νευρώνων να συντονίζονται με την εμφάνιση κυματισμού και τη φάση. Αναλύσαμε τις καταγραφές μικροσυστοιχιών από κοκκιώδεις/υπερκοκκώδεις στιβάδες ανθρώπινου πλευρικού κροταφικού φλοιού σε τρεις ασθενείς (Παράρτημα SI, Πίνακας 7) κατά τη διάρκεια του NREM για να ελέγξουμε εάν οι κυματισμοί ρυθμίζουν την τοπική αιχμή μιας μονάδας.

Ανιχνεύσαμε αιχμές και τις ταξινομήσαμε σε υποτιθέμενες πυραμιδικές (PY) και ενδονευρονικές (IN) μονάδες με βάση τα σχήματα κυματομορφής και τα χαρακτηριστικά χρονισμού αιχμής σύμφωνα με προηγουμένως καθιερωμένες μεθόδους(30) και επαληθεύσαμε ότι οι μονάδες είχαν μεγάλους λόγους αιχμής σήματος προς θόρυβο (PY: 9,1 ± 3,4, IN: 5,2 ± 2,9), είχαν ελάχιστα ενδιάμεσα διαστήματα που ήταν<3 ms (PY: 0.2 ± 0.3%; IN: 0.3 ± 0.6%; low percentages indicate minimal contamination by other units), and were well-isolated from one another based on the projection test (31) (PY: 95.4 ± 86.0 SD; IN: 82.8 ± 83.4 SD). 

Εντοπίσαμε επίσης κυματισμούς που καταγράφηκαν από τις μικροεπαφές της συστοιχίας με τη μέση κυματομορφή αιχμής κάθε μονάδας να αφαιρείται κατά τους χρόνους των αιχμών στο κανάλι της μονάδας για να αποφευχθεί η μόλυνση του LFP από ακίδες μονάδας. Βρήκαμε ότι οι κυματισμοί του φλοιού συσχετίστηκαν με αυξημένη πυροδότηση μιας μονάδας (Εικ. 5Α και Β). Το PY είχε 255% αύξηση και το IN είχε 297% αύξηση στα ποσοστά αιχμής κατά τη διάρκεια των κυματισμών σε σύγκριση με τη γραμμή βάσης (τυχαία επιλεγμένες εποχές μεταξύ των κυματισμών που ταιριάστηκαν σε αριθμό και διάρκεια με τους κυματισμούς).

Επιπλέον, η πυροδότηση μονάδας διαμορφώθηκε έντονα σε φάση φάσης από τους κυματισμούς (Εικ. 5Α), με το 49% (32/66) του PY και το 71% (24/34) του IN να έχει σημαντικά 70- έως 100- Διαμορφώσεις φάσης Hz κατά τη διάρκεια τοπικών κυματισμών (Εικ. 5C, P < 0 μετά το FDR.05, διωνυμική δοκιμή μεταξύ φάσεων εντός0 ± π/2 έναντι π ± π/2, αναμενόμενη τιμή {{ 17}}.5, τουλάχιστον 30 μονάδες ακίδων κατά μήκος κυματισμών).

Έτσι, δεδομένου ότι η μονάδα spiking συνδέεται με την τοπική φάση κυματισμού και οι φάσεις κυματισμού συγχρονίζονται σε μεγάλες αποστάσεις, αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι οι κυματισμοί συντονίζουν τον χρονισμό της ακίδας της μονάδας μεταξύ των μεγάλων διαχωρισμών στον φλοιό, που θα μπορούσε να επιτρέψει την επιλογή φάσης, την ανίχνευση σύμπτωσης, την επεξεργασία επανεισόδου και την ακίδα πλαστικότητα που εξαρτάται από το χρόνο. Αυτές οι βασικές νευροφυσιολογικές διεργασίες θα επηρέαζαν τη συνεργατική επιλογή των κυτταρικών συγκροτημάτων μεταξύ των περιοχών του φλοιού, την ουσία της δέσμευσης.

Το Corippling αυξάνει την πιθανή συσχέτιση μονάδας-δραστηριότητας μεταξύ απομακρυσμένων τοποθεσιών του φλοιού.

Τα ευρήματά μας ότι οι κυματισμοί είναι συχνά κλειδωμένοι σε φάση σε απομακρυσμένες τοποθεσίες και ότι η πυροδότηση μονάδας είναι κλειδωμένη σε φάση με τοπικούς κυματισμούς μαζί υποδηλώνουν ότι η πυροδότηση μονάδας συσχετίζεται επίσης σε απομακρυσμένες τοποθεσίες. Δεν μπορέσαμε να το δοκιμάσουμε απευθείας επειδή δεν πραγματοποιήσαμε καταγραφές με μικροηλεκτρόδια μονάδων σε πολλαπλές θέσεις που απέχουν περισσότερο από ~5 mm.

Rather, as an indirect test, we used >200-Αναλυτικό πλάτος Hz από εγγραφές SEEG ως διακομιστής μεσολάβησης για πυροδότηση μονάδας (32). Κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης, αλλά όχι του NREM, αυτό το μέτρο συσχετίστηκε σημαντικά όταν οι θέσεις του φλοιού κυματίζονταν έναντι όταν δεν ήταν (Εικ. 5D, P=8 × 10303, διπλής όψης ζευγαρωμένο t-test). Η συσχέτιση μεταξύ των θέσεων κυματισμού δεν μειώθηκε σημαντικά μέσα στην αυξανόμενη απόσταση μεταξύ των θέσεων (Εικ. 5Ε).

Όπως περιγράφεται παραπάνω, η φάση κυματισμού υστερεί μεταξύ των καναλιών που είναι κοντά στο 0 ή στο π, ειδικά κατά την αφύπνιση. Αυτό θα μπορούσε να υποδηλώνει ότι η συσχέτιση αντιπροσωπεύει μερικές φορές μια κατάσταση αναστολής της επικοινωνίας ή απλώς ότι οι διπολικές μας παραγώγιες SEEG είχαν μεταβλητές σχέσεις με τα τοπικά δίπολα που παράγουν κυματισμούς. Πράγματι, ο διπολικός διαχωρισμός επαφών SEEG 3-mm είναι αρκετά μεγάλος για εγγραφή από πολλαπλά δίπολα κυματισμού με διαφορετικούς προσανατολισμούς. Στους αρουραίους, οι γεννήτριες κυματισμών καταλαμβάνουν περίπου 1 mm2 φλοιώδους επιφάνειας (5) και οι κυτταρικές γεννήτριες βρίσκονται σε πολλαπλά στρώματα που χωρίζονται κατά ~1 mm (10).

Για να ελέγξουμε αυτές τις υποθέσεις, συγκρίναμε τις συσχετίσεις των αναλυτικών πλατών των{{0}}Hz υψηλής διέλευσης σημάτων μεταξύ των τοποθεσιών, όταν οι θέσεις είχαν υστέρηση φάσης 0 ± π/6 έναντι. π ± π/6 (μέσος όρος εντός αυτών των περιοχών για κάθε ζεύγος καναλιών). Δεν βρέθηκε σημαντική διαφορά για το NREM ή την εγρήγορση (NREM: P=0.07; waking:P=0.17; διπλής όψης ζεύγη t-test, n=2, 275 ζεύγη καναλιών) , υποδηλώνοντας έτσι ότι οι καθυστερήσεις κοντά στο 0 και το π είναι λειτουργικά ισοδύναμες, όπως θα ήταν αναμενόμενο εάν οφείλονται σε μικρές διαφορές στη θέση του ηλεκτροδίου σε σχέση με το φλοιώδες έλασμα.

For more information:1950477648nn@gmail.com