Brain Recognition Of Previously Learned Versus Novel Temporal Sequences: A Differential Simultaneous Processing Part 2
Aug 11, 2023
Kev txais cov ntaub ntawv
Peb tau txais cov ntaub ntawv anatomical MRI thiab MEG hauv ob qhov kev sib tham ywj pheej. Cov ntaub ntawv MEG tau txais los ntawm kev ua haujlwm Elekta Neuromag TRIUX system (Elekta Neuromag, Helsinki, Finland) nruab nrog 306 channels. Lub tshuab tau muab tso rau hauv chav sib nqus hlau nplaum ntawm Aarhus University Tsev Kho Mob, Denmark. Cov ntaub ntawv raug kaw ntawm qhov piv txwv ntawm 1, 000 Hz nrog analog filtering ntawm 0.1-330 Hz. Ua ntej kev ntsuas, peb tau teeb tsa lub suab mus rau 50 dB siab tshaj qhov tsawg kawg nkaus lub rooj sib hais ntawm txhua tus neeg koom. Ntxiv mus, los ntawm kev siv peb-dimensional digitizer (Polhemus Fastrak, Colchester, VT, USA), peb tau sau npe tus neeg koom nrog lub taub hau thiab txoj hauj lwm ntawm plaub lub taub hau coils, hais txog peb qhov chaw anatomical (lub teb chaws, thiab sab laug thiab sab xis preauricular qhov chaw).
Nrog kev txhim kho txuas ntxiv ntawm kev tshawb fawb thiab thev naus laus zis, ntau lub tswv yim tshiab thiab thev naus laus zis tau tshwm sim hauv peb lub neej. Lawv, MEG technology yog ib tug ntawm lawv. MEG yog cov txheej txheem dav dav rau kev ntsuas hluav taws xob hauv tib neeg lub hlwb. Nws siv lub superconducting quantum interferometer (SQUID) los kuaj xyuas cov hluav taws xob ua haujlwm ntawm cov neurons. MEG thev naus laus zis tuaj yeem pab peb nkag siab zoo txog txoj hauv kev ua haujlwm ntawm tib neeg lub hlwb, thiab tom qab ntawd tshawb nrhiav qhov tsis paub ntawm tib neeg kev txawj ntse.
Ntxiv nrog rau kev kawm txog hluav taws xob ua haujlwm ntawm neurons, MEG thev naus laus zis kuj tuaj yeem ntsuas thiab kawm tib neeg nco. Ntau cov kev tshawb fawb tau qhia txog kev sib raug zoo ntawm MEG technology thiab nco. Los ntawm kev kawm thiab txheeb xyuas cov ntaub ntawv ntau, cov kws tshawb fawb tuaj yeem siv MEG thev naus laus zis los taug qab tib neeg lub peev xwm nco thiab txoj kev sib txawv ntawm tib neeg ua kev nco.
Raws li kev tshawb fawb, los ntawm kev soj ntsuam ntawm MEG thev naus laus zis thiab cov ntaub ntawv, cov kws tshawb fawb tuaj yeem txheeb xyuas thiab ntsuas cov hluav taws xob ua haujlwm hauv ntau thaj tsam ntawm tib neeg lub hlwb, yog li pab peb nkag siab txog hom kev ua haujlwm ntawm lub hlwb. Cov ntaub ntawv no tuaj yeem pab peb nkag siab zoo txog kev nco thiab kev paub txog cov txheej txheem, thiab dhau los, tsim txoj hauv kev zoo dua los txhim kho tib neeg lub cim xeeb.
Tsis tas li ntawd, ntau cov kev tshawb fawb kuj tau pom tias nws yog qhov ua tau kom siv ntau txoj hauv kev thiab cov tswv yim los txhim kho kev nco. Siv cov tswv yim kev nco thiab kev tawm dag zog sib txawv, peb tuaj yeem siv peb lub hlwb thiab ua kom peb muaj peev xwm nco tau. Rau cov neeg uas xav txhim kho lawv lub cim xeeb, nkag siab txog MEG thev naus laus zis thiab kev txheeb xyuas cov ntaub ntawv yog ib kauj ruam tseem ceeb.
Yog li ntawd, muaj kev sib raug zoo ntawm MEG technology thiab nco. Los ntawm kev txheeb xyuas cov ntaub ntawv loj, peb tuaj yeem nkag siab zoo dua li cas tib neeg lub hlwb ua haujlwm thiab cov txheej txheem ntawm kev tsim lub cim xeeb, thiab tom qab ntawd tsim cov txheej txheem zoo dua los txhim kho peb lub peev xwm nco. Peb ntseeg tias yav tom ntej, nrog rau kev txhim kho txuas ntxiv thiab txhim kho thev naus laus zis, peb yuav muaj ntau txoj hauv kev thiab thev naus laus zis los pab peb txhim kho thiab siv peb lub peev xwm nco. Los ntawm qhov kev xav no, peb yuav tsum txhim kho peb lub cim xeeb. Cistanche tuaj yeem txhim kho kev nco, vim Cistanche tseem tuaj yeem tswj hwm qhov sib npaug ntawm cov neurotransmitters, xws li nce qib ntawm acetylcholine thiab kev loj hlob, uas tseem ceeb heev rau kev nco thiab kev kawm. Tsis tas li ntawd, cov nqaij kuj tuaj yeem txhim kho cov ntshav khiav thiab txhawb nqa cov pa oxygen, uas tuaj yeem ua kom lub hlwb tau txais cov khoom noj txaus thiab lub zog, yog li txhim kho qhov tseem ceeb thiab kev ua haujlwm ntawm lub hlwb.
Nyem cov tshuaj ntxiv los txhim kho kev nco
Qhov chaw ntawm lub taub hau coils tau sau npe thaum lub sij hawm tag nrho cov ntaub ntawv los ntawm kev siv ib tug nruam lub taub hau txoj hauj lwm identification (cHPI), tso cai rau peb mus taug qab qhov tseeb lub taub hau qhov chaw nyob rau hauv lub MEG scanner ntawm txhua lub sij hawm taw tes. Peb siv cov ntaub ntawv no los ua qhov kev hloov kho kom raug nyob rau theem tom ntej ntawm kev txheeb xyuas cov ntaub ntawv.
Cov ntaub ntawv sau tseg anatomical MRI sib raug rau cov qauv T1. Qhov kev yuav khoom tsis tau rau qhov scan yog qhia raws li nram no: voxel loj=1.0 × 1.0 × 1.0 mm (los yog 1.0 mm3); reconstructed matrix loj 256 × 256; ncha lub sij hawm (TE) ntawm 2.96 ms thiab rov ua dua (TR) ntawm 5, 000 ms thiab bandwidth ntawm 240 Hz / Px. Nyob rau theem tom qab ntawm kev tshuaj xyuas, txhua qhov T1- hnyav MR scan tau koom ua ke rau tus qauv MNI lub hlwb qauv los ntawm kev hloov pauv affine thiab tom qab ntawd xa mus rau MEG sensors qhov chaw los ntawm kev siv Polhemus lub taub hau cov ntaub ntawv thiab peb Cov ntsiab lus tseem ceeb ntsuas thaum lub sijhawm MEG kev sib tham.
Cov ntaub ntawv ua ntej
Cov ntaub ntawv raw MEG sensor (204 planar gradiometers thiab 102 magnetometers) tau ua ua ntej los ntawm MaxFilter (Taulu thiab Simola 2006) rau txo qis kev cuam tshuam los ntawm sab nraud ntawm tawv taub hau los ntawm kev siv lub teeb liab sib cais. Hauv tib qhov kev sib tham, Maxfilter kuj tau kho lub teeb liab rau lub taub hau txav thiab downsampled nws los ntawm 1, 000 mus rau 250 Hz.
Cov ntaub ntawv tau hloov dua siab tshiab rau hauv SPM hom ntawv thiab txheeb xyuas ntxiv hauv Matlab (MathWorks, Natick, Massachusetts, USA) los ntawm kev siv OSL (OHBA Software Library), ib lub thawv muaj pub dawb uas tso siab rau kev sib xyaw ntawm FSL (Woolrich li al. 2009), SPM (Penny et al. 2007) thiab Fieldtrip (Oostenveld et al. 2011), nrog rau kev ua haujlwm hauv tsev. Ib qho kev lim dej (48-52 Hz) tau siv los kho kom muaj kev cuam tshuam nrog hluav taws xob tam sim no. Cov ntaub ntawv tau ntxiv downsampled rau 150 Hz thiab ob peb ntu ntawm cov ntaub ntawv, hloov los ntawm cov khoom siv loj, raug tshem tawm tom qab kuaj pom.
Tom qab ntawd, txhawm rau pov tseg qhov cuam tshuam ntawm qhov muag tsis pom kev thiab cov khoom siv lub plawv dhia los ntawm cov ntaub ntawv ntawm lub hlwb, kev tshuaj ntsuam xyuas ywj pheej (ICA) tau siv los rhuav tshem cov teeb liab qub rau hauv cov khoom ywj pheej. Tom qab ntawd, cov khoom uas khaws qhov muag muag thiab lub plawv dhia ua haujlwm tau raug cais ua ntej thiab tom qab ntawd muab pov tseg. Lub teeb liab tau rov tsim dua los ntawm kev siv cov khoom seem (Mantini li al. 2011) thiab tom qab ntawd epoched hauv 80 qhov kev sim (ib qho rau txhua qhov suab paj nruag excerpt) kav ntev li 3,500 ms txhua (nrog 100 ms ntawm lub sij hawm ua ntej stimulus uas tau siv rau kev kho qhov hauv paus) ( Fig. 1B).
Univariate xeem thiab Monte-Carlo simulations dhau MEG sensors
Txawm hais tias peb lub hom phiaj tseem ceeb yog nyob rau hauv MEG qhov chaw rov tsim cov ntaub ntawv hlwb, thawj qhov kev tshuaj xyuas ntawm MEG sensor cov ntaub ntawv tau suav nrog, sib koom ua ke nrog cov lus pom zoo ntawm lub xeev-ntawm-tus-kos duab rau kev coj ua zoo tshaj plaws hauv kev tshuaj xyuas MEG (Gross li al. 2013).
Yog li, zoo ib yam li ntau ntawm MEG thiab electroencephalography (EEG) cov kev tshawb fawb txog kev ua hauj lwm (Gross li al. 2013), peb tau nruab nrab qhov kev sim siab ntawm cov xwm txheej, tau txais ob qhov kev sim siab kawg, rau M thiab N, raws. Tom qab ntawd, peb ua ke txhua khub ntawm cov phiaj xwm gradiometers los ntawm cov hauv paus sum square. Tom qab ntawd, peb tau ua ib qho t-test rau txhua lub sij hawm taw tes nyob rau hauv lub sij hawm ntawm 0-2.500 s thiab txhua qhov kev sib xyaw ua ke ntawm cov ntsuas ntsuas ntsuas, sib piv M piv rau N.
Txhawm rau kho rau ntau qhov kev sib piv, peb suav Monte-Carlo simulations (MCS) (Kroese li al. 2011) nrog 1,000 permutations ntawm pawg ntawm cov txiaj ntsig tseem ceeb uas tshwm sim los ntawm t-tests. Peb suav hais tias tseem ceeb cov thawj pawg uas muaj qhov loj dua li 99.9% qhov siab tshaj plaws pawg ntawm cov ntaub ntawv tso cai. Cov ntsiab lus ntxiv ntawm cov txheej txheem siv dav no tuaj yeem pom hauv Bonetti li al. (2020), Bonetti, Brattico, Carlomagno, thiab al. (2021a), Bonetti, Bruzzone, Sedghi, et al. (2021b), Bonetti, Brattico, Vuust, et al. (2021c) thiab Fernàndez-Rubio, Brattico, thiab al. (2022a), FernàndezRubio, Carlomagno, et al. (2022b), Fernàndez-Rubio, Olsen, et al. (2022c).
Qhov kev tshuaj ntsuam no rov qab qhov sib txawv loj thiab muaj zog ntawm qhov kev sim. Tsis tas li ntawd, lub hlwb kev ua haujlwm tau sau tseg dhau ntawm MEG channel tsim cov pawg tseem ceeb uas tau tshaj tawm los ntawm MCS kev tshuaj ntsuam tau piav qhia txog lub sijhawm, uas tau nthuav tawm ob lub ntsiab lus tseem ceeb. Raws li pom nyob rau hauv Fig. S2A, qhov ceev zaus tivthaiv peaked tom qab kev nthuav qhia ntawm txhua yam ntawm cov khoom tsim ib theem zuj zus, thaum lub qeeb zaus tivthaiv nrog rau tag nrho ib theem zuj zus.
Cov ntaub ntawv pov thawj no tau txhawb ntxiv los ntawm kev suav ntawm Morlet wavelet transform (Daubechies 1992) ntawm tag nrho cov ntaub ntawv MEG sensor, uas tau hais txog qhov tseem ceeb ntawm 1 thiab 4 Hz rau MEG teeb liab tau sau tseg thaum ua haujlwm (Fig. S2B). Tsis tas li ntawd, qhov kev tshuaj ntsuam no tau pom tias muaj lub zog tsis muaj zog nyob ib puag ncig 10 Hz.
Nws yuav tsum raug sau tseg, lub zog 10 Hz tsis yog lub sijhawm kaw rau qhov pib offset ntawm cov suab paj nruag ib ntus. Yog li, peb cov kev soj ntsuam hauv qab no feem ntau tsom rau ob lub zaus bands uas tau teev tseg nyob ib ncig ntawm 1 thiab 4 Hz, vim lawv yog cov zaus uas muaj zog tshaj plaws. Ob pawg no yog 0.1-1 thiab 2-8 Hz. Tsis tas li ntawd, peb tau ua ib qho kev ntsuam xyuas ntxiv ntawm qhov ntau zaus uas tau teev tseg nyob ib ncig ntawm 10 Hz, vim nws tau nthuav tawm qhov txo qis tsis tau qhov txawv txav. Xws li band yog 8-12 Hz.
Qhov tseem ceeb, peb xav tias cov zaus bands 2–8 thiab 0.1–1 Hz indexed ob txoj haujlwm tseem ceeb koom nrog hauv peb txoj haujlwm sim: kev ua cov khoom ib leeg ua rau lub cev ntu (i-kev ua hauv zos) thiab paub txog ib ntus ntu ntu raws li cov khoom siv dav dav (ii- kev ua thoob ntiaj teb).
Qhov chaw reconstruction
Peb siv cov txheej txheem tsim kho tshiab hauv lub xeev los kwv yees cov peev txheej, uas tsim cov teeb liab uas peb tau kaw rau ntawm MEG sensors (Fig. 1C thiab Fig. 2A) (Huang li al. 1999; Hillebrand thiab Barnes 2{{ 7}05). Qhov tseem ceeb, lub hauv paus kev tsim kho algorithm tau suav nws tus kheej rau peb qhov zaus ntawm kev tshawb fawb (0.1–1, 2–8, thiab 8–12 Hz), txhawm rau txheeb xyuas cov lus teb rau M thiab N hauv peb qhov sib txawv zaus. . Tshwj xeeb, cov kauj ruam hauv qab no tau ua tiav.
Ua ntej, cov ntaub ntawv txuas ntxiv (ua ntej lub sijhawm) yog band-pass filtered rau hauv peb zaus bands. Qhov thib ob, cov ntaub ntawv lim dej (ywj siab ntawm peb pawg) tau ua tiav. Thib peb, cov ntaub ntawv epoched tau xa mus rau qhov chaw rov tsim kho algorithm tau piav qhia hauv qab no.
Ib qho algorithm no suav nrog ob kauj ruam tom ntej: (i) tsim qauv rau pem hauv ntej thiab (ii) suav cov kev daws teeb meem. Tus qauv rau pem hauv ntej yog tus qauv theoretical uas txiav txim siab txhua lub hlwb qhov chaw raws li lub zog dipole thiab piav qhia yuav ua li cas lub zog ntawm lub zog ntawm dipole yuav cuam tshuam rau txhua qhov MEG sensors (hauv peb qhov xwm txheej, peb siv ob qho tib si magnetometers thiab planar gradiometers) (Huang li al. 1999).
Ntawm no, peb ua hauj lwm ib tug 8-mm daim phiaj uas xa rov qab 3,559 dipole qhov chaw (voxels) nyob rau hauv tag nrho lub hlwb. Tom qab sau npe tus kheej cov ntaub ntawv T1 nrog fiducials (cov ntaub ntawv hais txog lub hauv paus landmarks), tus qauv rau pem hauv ntej yog xam los ntawm kev siv ib tug dav siv txoj kev hu ua "Single Plhaub," nthuav dav los ntawm Nolte (2003). Cov txiaj ntsig ntawm kev suav suav kuj tseem hu ua cov qauv ua teb tau khaws cia hauv matrix L (qhov chaw × MEG channels). Hauv qee qhov xwm txheej uas tsis muaj cov qauv T1, peb tau ua qhov kev suav cov hlau lead siv tus qauv (MNI152-T1 nrog 8-mm spatial daws teeb meem).
Cov kauj ruam thib ob ntawm qhov kev tsim kho tshiab yog los suav cov kev daws teeb meem rov qab (piv txwv li kwv yees cov tshuab hluav taws xob ntawm cov teeb liab neural raws li lub hlwb ua haujlwm nrog MEG). Hauv peb txoj kev tshawb fawb, peb xaiv beamforming, uas yog ib qho ntawm cov neeg nyiam tshaj plaws thiab muaj txiaj ntsig algorithms muaj nyob hauv daim teb (Huang li al. 1999; Hillebrand and Barnes 2005). Cov txheej txheem no siv cov txheej txheem sib txawv ntawm qhov hnyav ua ntu zus mus rau qhov chaw nyob rau kev cais cov kev koom tes ntawm txhua qhov chaw rau cov haujlwm uas tau sau tseg los ntawm MEG channel rau txhua lub sijhawm (Hillebrand and Barnes 2005; Brookes et al. 2007). Nyob rau theem kev tshaj lij, kev daws teeb meem rov qab raws li beamforming tuaj yeem piav qhia los ntawm cov kauj ruam tseem ceeb hauv qab no.
Ua ntej, cov ntaub ntawv kaw los ntawm MEG sensors (B) ntawm lub sijhawm t tuaj yeem piav qhia los ntawm qhov sib npaug hauv qab no (3):
qhov twg L yog cov qauv qhia saum toj saud, Q yog dipole matrix nqa cov haujlwm ntawm txhua lub dipole (q) dhau sijhawm thiab ε yog suab nrov (saib Huang et al. (2004) kom paub meej ntxiv). Yog li, txhawm rau daws qhov teeb meem thim rov qab, peb yuav tsum suav Q. Siv lub beamforming, cov txheej txheem zoo li no nyob ib puag ncig ntawm kev suav ntawm qhov hnyav uas siv rau MEG sensors ntawm txhua lub sijhawm-taw tes, raws li qhia rau ib qho dipole q hauv kab zauv (4 ):
Tseeb tiag, kom tau txais q, qhov hnyav W yuav tsum tau suav (lub subscript T yog hais txog transpose matrix). Ua li no, lub beamforming cia siab rau qhov sib npaug ntawm cov matrix ntawm L thiab cov sib txawv matrix ntawm MEG sensors (C), suav ntawm cov kev sim sib txuas sib txuas. Tshwj xeeb, rau txhua lub paj hlwb n, qhov hnyav Wn raug xam raws li hauv qab no:
Yuav tsum tau sau tseg, kev suav ntawm cov qauv ua teb tau ua tiav rau peb lub ntsiab lus ntawm txhua lub hlwb (dipole), raws li Nolte (Nolte 2003). Txawm li cas los xij, ua ntej xam qhov hnyav, cov kev taw qhia tau raug txo mus rau ib qho los ntawm kev siv tus lej tus nqi decomposition algorithm ntawm matrix multiplication qhia hauv kab zauv (6). Cov txheej txheem no tau siv dav los ua kom yooj yim ntawm cov khoom siv beamforming (Huang li al. 2004; Woolrich li al. 2011).
Ntawm no, l sawv cev rau cov qauv ua teb nrog rau peb qhov kev taw qhia, thaum L yog tus qauv daws teeb meem ib qho kev taw qhia uas tau siv hauv (5).
Thaum kawg, raws li tau hais los saum no, hais txog kev siv coding ntawm cov algorithms, peb tau siv Matlab toolboxes xws li OSL, FieldTrip, SPM (kev ua haujlwm rau MEEG preprocessing thiab SPM beamforming toolbox), thiab FSL. Ntxiv mus, cov lej no tau ua tiav los ntawm cov ntawv sau hauv tsev thiab ua haujlwm.
Lub hlwb ua haujlwm rau txhua lub ntsiab lus ntawm lub cev ntu
Ua ntej, peb xav tshawb xyuas lub hlwb ua haujlwm hauv qab txhua yam ntawm peb lub cev ntu ntu (Fig. 1D, Fig. S3, S4, Table 1, thiab Table S1). Ntawm no, peb suav tus nqi tiag tiag ntawm lub sijhawm rov tsim kho dua tshiab txij li peb tau xav txog lub zog ntawm lub teeb liab.
Txhawm rau ua qhov kev ntsuam xyuas thawj qib rau txhua tus neeg koom, peb ua haujlwm cov qauv kab dav dav (GLMs). Cov qauv zoo li no tau suav rau ntawm cov ntaub ntawv rov tsim dua tshiab rau txhua lub sijhawm thiab lub hlwb (Hunt et al. 2012). Cov GLMs xa rov qab cov txiaj ntsig tseem ceeb (qhov sib piv ntawm qhov ntsuas qhov ntsuas (COPEs)) ntawm M thiab N nrog rau lawv qhov sib txawv. Lawv tau ua haujlwm txij li lawv tau tso cai kom tau txais cov txiaj ntsig tseem ceeb uas tau hloov kho los ntawm qhov sib txawv ntawm cov neeg koom. Cov txiaj ntsig no tau raug xa mus rau qhov kev ntsuam xyuas thib ob, siv ib qho piv txwv t-kev sim nrog qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv tau txais nrog Gaussian kernel (tag nrho-dav ntawm ib nrab-qhov siab tshaj plaws: 50 hli) (Huang li al. 2004).
Ntawm no, peb tau txaus siab los soj ntsuam qhov sib txawv ntawm lub hlwb ua haujlwm hauv qab kev lees paub ntawm M piv rau N lub cev ntu ntu, ntawm nws tus kheej rau txhua zaus band thiab cov khoom ( suab paj nruag tone) tsim cov kab ke. Yog li, peb suav 15 (5 tones × 3 zaus bands) pawg-raws li Monte-Carlo simulations (MCS) ntawm qib thib ob (pab pawg-qib) cov txiaj ntsig kev txheeb xyuas qhov nruab nrab ntawm tsib lub sij hawm qhov rais sib haum rau lub sijhawm ntawm lub suab paj nruag. . Kev tshuaj xyuas MCS suav nrog 1,000 kev hloov pauv thiab ib pawg ua ke ntawm P < 0.05 (los ntawm qhov kev xeem thib ob). Tshwj xeeb, MCS qhov kev xeem muaj los ntawm kev txheeb xyuas cov pawg ntawm cov txiaj ntsig tseem ceeb hauv cov ntaub ntawv qub. Tom qab ntawd, cov ntaub ntawv zoo li no tau raug tso cai, thiab cov spatial pawg ntawm cov txiaj ntsig tseem ceeb tau raug kuaj pom. Cov txheej txheem no tau suav ob peb zaug (piv txwv li 1,000) thiab ua rau muaj kev faib tawm ntawm pawg loj uas kuaj pom rau txhua qhov kev hloov pauv. Thaum kawg, qhov loj ntawm pawg thawj coj tau muab piv rau qhov kev faib khoom siv. Cov pawg thawj coj tau suav tias yog qhov tseem ceeb yog tias pawg loj ntawm cov ntaub ntawv tso cai tau loj dua li cov pawg thawj zaug tsawg dua li qib MCS. Hauv qhov no, txij li thaum peb suav qhov kev tshuaj xyuas 15 zaug, peb tau kho ntau qhov kev sib piv los ntawm kev faib cov txheej txheem MCS qib (=0.05) los ntawm 15, ua rau muaj kev hloov kho MCS=0.003 (xws li thawj pawg yog qhov tseem ceeb yog tias lawv qhov ntau thiab tsawg dua li 99.7% ntawm qhov permuted pawg loj).
Txij li thaum ib qho ntawm cov zaus siv nyob rau hauv txoj kev tshawb no yog qhov tsawg heev ({{{0}}}.1–1 Hz), peb rov xam qhov kev tsim kho thiab qhov sib txawv ntawm M thiab N rau 0.1–1 Hz siv peb qhov sib txawv. cov kab hauv qab (500, 1, 000, thiab 2,{10}} ms). Qhov no tau ua kom pom tias peb cov txiaj ntsig qub tsis tau tsav los ntawm qhov ntev ntawm lub hauv paus. Cov txiaj ntsig ntawm cov txheej txheem no tau piav qhia hauv daim duab S5 thiab qhia meej hauv Table S2.
K-txhais tau tias ua haujlwm ua ke
Txhawm rau ua kom tiav peb cov txiaj ntsig yav dhau los thiab muab cov lus piav qhia ntxaws ntxiv ntawm qhov chaw ntawm lub hlwb cov khoom siv lub hlwb nrog rau lawv cov haujlwm dhau sijhawm, peb tau txiav txim siab ua haujlwm raws li lub hlwb. Peb tau txais ib qho kev hu ua k-txhais tau hais tias ua haujlwm ua ke, suav nrog cov k-txhais tau hais tias pawg algorithms. Sinaga thiab Yang (2020) ua rau cov ntaub ntawv ua haujlwm thiab qhov chaw ntawm txhua qhov chaw ntawm lub hlwb rov tsim dua tshiab (voxels) lub sijhawm. Txoj hauv kev no tau ua raws li ob lub zaus bands uas tau xa rov qab cov txiaj ntsig tau zoo tshaj plaws hauv peb cov kev txheeb xyuas yav dhau los thiab uas tau cuam tshuam nrog cov khoom ntawm ib ntu lossis nrog tag nrho cov kab ke, uas yog 0.1-1 thiab 2-8 Hz.
Tshwj xeeb tshaj yog, raws li thawj kauj ruam, k-txhais tau hais tias kev ua haujlwm ntawm pawg algorithm suav ib pawg ntawm cov kev ua haujlwm tsis zoo xws li cov txiaj ntsig ncov thiab cov lej sib txuas ntawm voxel time series. Peb xa mus rau cov kauj ruam no ua haujlwm ua ke. Cov txheej txheem no tau xa rov qab cov txheej txheem ntawm kev ywj pheej pawg raws li kev ua haujlwm ntawm lub hlwb voxels. Tseeb tiag, cov parcels no tuaj yeem muaj cov voxels uas tau nce siab nyob rau tib lub sijhawm (Daim duab 2B, sab laug) lossis nrog lub zog zoo sib xws (Fig. 2B, sab xis). Raws li kev xav, kev sib koom ua ke ntawm qhov siab tshaj plaws lub sijhawm-series indices tau pom zoo thaum lub hlwb kev ua haujlwm nyob hauv thaj chaw sib txawv ntawm lub sijhawm sib txawv.
Piv txwv li, thaum cov kev ua ub no muaj kev sib raug zoo nyob rau hauv feem ntau ntawm lub hlwb voxels, pawg yuav tsum tau ua nyob rau hauv lub siab tshaj plaws lub sij hawm series qhov tseem ceeb thiab yuav pab txheeb xyuas cov generators tseem ceeb ntawm lub neural teeb liab. Hauv qhov kev tshawb fawb no, 0.1– 1 Hz (kev ua haujlwm thoob ntiaj teb ntawm qhov sib lawv liag) qhia txog qhov sib txawv ntawm qhov kev ua haujlwm tau hloov mus rau lub sijhawm thiab yog li tau muab faib ua cov sijhawm ntsuas ntawm cov peaks. Qhov sib txawv, 2-8 Hz (kev ua haujlwm hauv cheeb tsam ntawm qhov sib lawv liag) tau pom muaj kev sib raug zoo heev thiab yog li ntawd tau muab faib ua ke siv qhov tseem ceeb ntawm cov haujlwm siab kawg. Raws li tau ua tiav hauv kev txheeb xyuas pawg (Garcia-Dias li al. 2019), thiab nyob rau hauv peb cov ntaub ntawv nws tau txais txiaj ntsig los suav cov pawg algorithm ntawm ib pawg k pawg (los ntawm k=2 txog 20). Tom qab ntawd, qhov kev daws teeb meem zoo tshaj plaws tau txiav txim siab raws li cov tswv yim kev ntsuam xyuas paub zoo (heuristics) xws li lub luj tshib / txoj cai (Liu thiab Deng 2021) thiab silhouette coefficient (Al-Zoubi thiab Al Rawi 2008).
Lub luj tshib txoj kev muaj nyob rau hauv kev npaj cov sum ntawm squared yuam kev (SSE) ntawm lub ntsiab teej tug mus rau cov pawg hais txog cov pawg lub centroids, raws li ib tug muaj nuj nqi ntawm cov kev vam meej ntau ntau pab pawg daws teeb meem. Tom qab ntawd, txoj kev qhia pom pom qhov "lub luj tshib" ntawm qhov nkhaus raws li tus naj npawb ntawm pawg siv. Lub silhouette coefficient yog tus nqi (xws li −1 txog +1) qhia qhov zoo sib xws ntawm ib lub caij nrog nws pawg (cohesion) thaum piv rau lwm pawg (kev sib cais). Qhov siab silhouette coefficient tus nqi qhia tau hais tias lub caij zoo sib xws rau nws pawg thiab tsis zoo rau cov neeg nyob sib ze.
Thaum qhov kev daws teeb meem zoo tshaj plaws tau txiav txim siab, qhov thib ob pawg ntawm cov ntaub ntawv spatial yuav tsum suav nrog (spatial clustering, Fig. 2C). Qhov tseeb, lub hlwb kev ua haujlwm feem ntau yog piav qhia los ntawm ob qhov tsis muaj, qhov chaw nyob, thiab kev hloov pauv raws sijhawm. Clustering tus thawj lub hlwb voxels rau hauv cov khoom siv sib txawv tuaj yeem rov qab cov khoom loj uas muaj kev sib koom ua ke ntawm cov hlwb sib cais uas muaj xws li nquag siv tib lub sijhawm. Yog li, txhawm rau txheeb xyuas qhov zoo dua parcellation, nws yog qhov zoo los ua ib qho kev txheeb xyuas pawg ntawm cov chaw sib koom ua ke ntawm txhua qhov chaw ua haujlwm. Hauv peb txoj kev tshawb fawb, peb tau txiav txim siab qhov peb-dimensional spatial coordinates (hauv MNI qhov chaw) ntawm cov voxels tsim txhua qhov kev ua haujlwm. Qhov kev suav suav no tau ua rau cov txheej txheem sib txuas ntawm k pawg kev daws teeb meem (los ntawm k=2 txog 10), rau ib pob ntawm ib zaug. Raws li kev ua haujlwm sib koom ua ke, peb tau soj ntsuam qhov kev daws teeb meem zoo tshaj plaws rau kev sib koom ua ke los ntawm kev siv lub luj tshib txoj cai thiab silhouette coefficient. Lub k-txhais tau hais tias kev ua haujlwm tau ua tiav thaum cov txheej txheem no tau ua tiav ntawm txhua qhov chaw ua haujlwm, tawm tswv yim kom muaj txiaj ntsig zoo rau kev sim ua haujlwm raws li ob qho tib si kev ua haujlwm thiab cov ntaub ntawv spatial (piv txwv yog qhia hauv Fig. S7, Tables S3, thiab S4 rau 0.1– 1 Hz thiab Fig. S8, Tables S5, S6, thiab S7 rau 2–8 Hz). Raws li cov kauj ruam kawg, lub sij hawm series ntawm lub hlwb voxels teej tug mus rau txhua parcel tau nruab nrab ua ke los muab ib tug zaum kawg series series rau lub parcel. Cov ntaub ntawv ntxiv ntawm k- txhais tau hais tias kev ua haujlwm ua haujlwm tau tshaj tawm hauv Cov Khoom Siv Ntxiv.
Qhov sib txawv ntawm lub sijhawm rau txhua pob khoom
Ntawm no, k-txhais tau hais tias kev ua haujlwm ua haujlwm tau ua tiav ntawm pawg-theem kev cuam tshuam tseem ceeb ntawm M thiab N nruab nrab ua ke. Tom qab ntawd, kom tau txais cov txiaj ntsig tseem ceeb ntawm M thiab N rau txhua pob khoom thiab cov neeg koom nrog, peb tau nruab nrab ntawm thawj theem tseem ceeb ntawm M thiab N (los ntawm GLMs) hla lub hlwb voxels uas yog txhua yam ntawm cov khoom ua haujlwm. Qhov no tau ua rau lub sijhawm tshiab rau txhua tus neeg koom nrog, cov khoom siv ua haujlwm, thiab kev sim (M thiab N). Cov sij hawm zoo li no tau xa mus rau qhov tsis sib xws (M piv rau N; Daim duab 2D, txoj hauv kev, thiab Fig. S9 thiab S10, cov txiaj ntsig). Tshwj xeeb tshaj yog, rau txhua qhov khoom thiab lub sijhawm-taw tes, peb suav ib qho piv txwv t-test (threshold P < 0.05) sib piv cov txiaj ntsig tseem ceeb ntawm M piv rau N. Tom qab ntawd, peb kho ntau qhov kev sib piv los ntawm kev siv ib qho ob-dimensional MCS mus kom ze nrog 1,{13}} permutations (MCS P < 0.001). Cov ntsiab lus ntxiv ntawm cov txheej txheem kev txheeb xyuas dav dav no tuaj yeem pom hauv Bonetti li al. (2020), Bonetti, Brattico, Carlomagno, thiab al. (2021a), Bonetti, Bruzzone, Sedghi, et al. (2021b), Bonetti, Brattico, Vuust, et al. (2021c). Raws li ua tiav rau lwm qhov kev tshuaj ntsuam, kev ua haujlwm zoo li no tau pom rau ob lub ntsiab lus tseem ceeb tau tshawb xyuas hauv txoj kev tshawb no (Daim duab 3 thiab Table S8).
Cov txiaj ntsig
Kev sim tsim thiab MEG sensors tsom xam
Nyob rau hauv thawj qhov chaw, tom qab preprocessing MEG cov ntaub ntawv (saib daim duab 1A thiab B thiab cov ntaub ntawv thiab cov txheej txheem kom paub meej), peb contrasted lub hlwb kev ua si nyob rau hauv lub hauv paus ntawm kev paub txog M piv rau N, uas tau kaw los ntawm MEG sensors. Cov txheej txheem no xa rov qab cov pawg tseem ceeb loj (P < 0 001, pawg loj k=2,117, tus nqi nruab nrab=3.29, sijhawm=0.547–1.180 s), uas qhia txog lub hlwb muaj zog rau M piv rau N. Tsis tas li ntawd, lub hlwb kev ua haujlwm tau sau tseg ntawm MEG channels uas tsim cov pawg tseem ceeb tau piav qhia txog lub sijhawm, uas nthuav tawm ob lub ntsiab lus tseem ceeb. Raws li pom nyob rau hauv Fig. S2A, qhov ceev zaus tivthaiv peaked tom qab kev nthuav qhia ntawm txhua yam ntawm cov khoom tsim ib theem zuj zus, thaum lub qeeb zaus tivthaiv nrog rau tag nrho ib theem zuj zus. Cov pov thawj no tau txhawb ntxiv los ntawm kev suav ntawm Morlet wavelet kev hloov pauv ntawm cov lus teb evoked sau los ntawm tag nrho cov ntaub ntawv MEG sensor, uas qhia txog qhov tseem ceeb ntawm 1 thiab 4 Hz rau MEG teeb liab tau sau tseg thaum ua haujlwm (Daim duab S2B). Yog li, peb cov kev txheeb xyuas hauv qab no feem ntau tsom rau ob lub zaus zaus uas tau hais tseg nyob ib puag ncig 1 thiab 4 Hz, uas yog 0.1–1 thiab 2– 8 Hz. Qhov tseem ceeb, peb xav tias qhov zaus bands 2– 8 thiab 0.1–1 Hz indexed ob txoj haujlwm tseem ceeb koom nrog hauv peb txoj haujlwm kev sim: kev ua cov khoom ib leeg ua ib ntus (i-loj ua haujlwm) thiab lees paub lub sijhawm ntawm lub cev raws li tus thawj tswj hwm. khoom (ii - kev ua thoob ntiaj teb).
Qhov chaw rov tsim kho lub hlwb ua haujlwm thiab kev tshuaj xyuas ib yam khoom
Peb tau sib piv cov kev ua haujlwm ntawm lub hlwb rov qab los ntawm M piv rau N cov kab ke (saib Cov Khoom Siv thiab Cov Txheej Txheem kom paub meej). Cov txiaj ntsig sib txawv tau tshwm sim rau ob lub zog loj ({{0}}.1–1 thiab 2–8 Hz). Lub hlwb ua haujlwm rau 0.1–1 Hz tau muaj zog dua rau M piv rau N, tshwj xeeb tshaj yog thaum ua tiav peb yam khoom kawg ntawm qhov sib lawv liag. Raws li tau piav qhia hauv daim duab 1D, Figs S3–S5, cov haujlwm no tau piav qhia ntau lub hlwb sib txuas hauv qab lub ntiaj teb kev ua tiav ntawm qhov sib lawv liag, suav nrog cov cheeb tsam hauv lub hlwb ntsig txog kev nco thiab kev ntsuas cov txheej txheem xws li cingulate gyrus, hippocampus, insula, frontal operculum, thiab inferior. lub cev nqaij daim tawv (MCS P < 0 001). Hloov pauv, lub hlwb ua haujlwm rau 2-8 Hz band yog tag nrho muaj zog rau N piv rau M thiab feem ntau koom nrog auditory cortices (MCS P < 0.001). Cov txheeb cais ntawm lub ncov tseem ceeb ntawm lub hlwb voxels rau zaus 0.1–1 thiab 2–8 Hz tau tshaj tawm hauv Table 1, thaum cov txiaj ntsig dav dav rau peb zaus bands tau piav qhia hauv Tables S1 thiab S2.
Qhov sib txawv ntawm kev ua haujlwm tau los ntawm ROIs
Txhawm rau kom ua tiav qhov kev nthuav dav ntawm lub hlwb kev ua haujlwm nyob rau lub sijhawm, peb tau piav qhia txog kev ua haujlwm ntawm lub hlwb uas siv k-txhais tau tias kev ua haujlwm sib koom ua ke (saib Cov Khoom Siv thiab Cov Txheej Txheem thiab Fig. 2 thiab Fig. S6 kom paub meej), ntawm tus kheej rau {{3} }.1–1 thiab 2–8 Hz zaus bands. Qhov no ua rau muaj lub sijhawm tshiab rau txhua tus neeg koom nrog, cov khoom siv ua haujlwm, thiab kev sim ua haujlwm (M thiab N), uas tau xa mus rau qhov sib txawv tsis sib xws (M piv rau N) (Daim duab 3) thiab kho rau ntau qhov sib piv siv cov pawg raws li MCS.
Zoo ib yam li peb qhov kev txheeb xyuas yav dhau los, qhov kev ua haujlwm ntawm lub hlwb muaj zog tshaj plaws nyob rau hauv qhov qeeb qeeb tau kuaj pom rau M. Zoo kawg li, nthuav tawm ntawm peb qhov kev tshuaj ntsuam thawj zaug, cov txiaj ntsig tshiab no tau qhia txog cov kab ke ntawm lub hlwb ua ntu zus nrog rau kev ua haujlwm ntawm lub cev mus ib txhis. Raws li pom hauv daim duab 3A, lub hlwb tau nthuav tawm thawj qhov kev ua si hauv txoj cai auditory cortex uas muaj zog me ntsis rau M piv rau N (Fig. 3A, parcel 1: P < 0.0{ {10}}1, pawg loj k=39; txhais tau tias t-tus nqi=2.72; lub sij hawm los ntawm thawj qhov khoom pib: 0–{28}}. 25 ib.). Tom ntej no, peb tau pom cov kev ua ntawm neural nyob rau sab laug auditory cortex tab sis tsis muaj qhov sib txawv ntawm qhov kev sim (Daim duab 3A, parcel 2). Pib ntawm cov khoom thib ob thiab thib peb thiab peaking thaum lub sij hawm thib tsib ntawm ntu ntu ntu, peb pom qhov tawg ntawm kev ua haujlwm hauv cingulate gyrus, uas muaj zog dua rau M piv rau N (Fig. 3A, parcel 3: P < 0 }. Nrog kev ncua me ntsis, qhov profile zoo sib xws tau tshwm sim rau lub hlwb loj dua uas suav nrog cov insula, qhov chaw sab hauv ntawm lub cev sab nrauv, lub hippocampus, thiab frontal operculum. Ib zaug ntxiv, M tau muaj zog ntau dua N (Daim duab 3A, parcel 4: P < 0.001, k=77; t-value=2.79; sij hawm: 0.69– 1.19 s). Thaum kawg, peaking ua ntej lub sij hawm nruab nrab ntawm cov neeg koom nrog categorization ntawm tus qauv, kev ua kom muaj zog nyob rau hauv lub post-central gyrus thiab sensorimotor cortex tau pom rau M piv rau N (Fig. 3A, parcel 5, lub ntsiab pawg: P < 0.001, k=142; t-value=2.68; sij hawm: 0.94–1.88 s).
Hloov pauv, kev tshuaj xyuas rau 2-8 Hz band pom ntau pawg tseem ceeb ntawm kev ua kom muaj zog rau N piv rau M nyob ib ncig ntawm lub ncov ntse ntawm lub sijhawm. Qhov tseem ceeb, piv rau peb qhov kev tshuaj ntsuam thawj zaug rau 5 yam ntawm lub sijhawm ntawm lub cev nqaij daim tawv, qhov txheej txheem thib ob no tau qhia meej txog qhov txawv ntawm lub cev ntawm qhov sib txawv, uas sib xws rau peb lub suab kawg ntawm lub cev ntuag. Tshwj xeeb, qhov sib txawv no cuam tshuam txoj cai (Daim duab 3B, parcel 1, pawg loj I: P < 0 001, k=11, t-value {{ 9}}.51; sij hawm: 0.89–{27}}.95 s; II: P < 0 001, k {{ 17}}; t-value=2.22; lub sij hawm: 1.21– 1.28 s) thiab sab laug thawj auditory cortices (Fig. 3B, parcel 2, lub ntsiab pawg I: P < 0.{{46 }}01, k=12, t-value=−3.70; sij hawm: 0.74–{6{7{{ 76}}}}}}}.81 s; II: P < 0.001, k {{40}}; t-value {{ 42} }. }. Nrog rau qhov txo qis zog, cov kev ua haujlwm zoo sib xws tau raug soj ntsuam rau txoj cai (Daim duab 3B, parcel 3, pawg loj I: P < 0.001, k=13, t-value=3.08; lub sijhawm : 1.19– 1.27 s; II: P < 0.001, k=12; t-value=3.61; sij hawm: 0.89–0.96 s) thiab sab laug theem nrab auditory cortex thiab hippocampal thaj chaw (Fig. 3B, parcel 4, main cluster I: P < 0.001, k=12,t-value {{86}} −2.97; time: 0.74–0.81 s; II: P < 0.001, k {{95 } }; t-value=2.86; sij hawm: 0.87–0.93 s) thiab cingulate (Fig. 3B, parcel 5, main cluster I: P < 0.001, k=10, t-value { {109}}.03; sij hawm: 0.90–0.96 s; II: P < 0.001, k=9; t-value=−2.29; sij hawm: 0.79– 0.84 s). Cov ntsiab lus ntxiv ntawm qhov sib txawv no tau tshaj tawm hauv Tables S8 thiab nthuav dav hauv Figs. S9 thiab S10.
Nyob rau hauv xaus, daim duab 4 qualitatively illustrates ib nthuav phenomenon. Thaum lub "wavelet" cov lus teb rau thawj lub suab pom zoo heev ua haujlwm tshaj thawj (parcel i) thiab theem nrab auditory cortices, insula, hippocampal thaj chaw (parcel ii), thiab cingulate (parcel iii), lub ncov rau cov suab hauv qab no qhia qhov txawv. trend, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv teb rau cov khoom thib peb thiab plaub ntawm ib theem zuj zus. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, theem nrab auditory cortices, insula, hippocampal cheeb tsam, thiab cingulate zoo li lub ncov ua ntej thawj auditory cortex. Txawm li cas los xij, tsis zoo li qhov nws yuav tshwm sim thawj zaug, qhov no yuav tsis qhia tias muaj lus teb sai dua hauv cov cheeb tsam ntawd. Tseeb tiag, saib, piv txwv li, ntawm lub ncov nyob ib ncig ntawm 0.5 s (thawj liab square hauv daim duab 4), thawj lub ncov (feem ntau tshwm sim rau theem nrab auditory cortices, insula, hippocampal cheeb tsam, thiab cingulate) yuav tsum sib haum. mus rau P300 tivthaiv rau lub suab thib ob ntawm tus qauv, thaum lub ncov thib ob (tsuas yog tshwm sim rau thawj auditory cortex) yuav yog P50 rau lub suab thib peb. Ib qho piv txwv tshwm sim tshwm sim rau cov khoom hauv qab no ntawm qhov sib lawv liag (raws li tau hais los ntawm lwm cov squares liab).
Qhov no yuav qhia tau hais tias thaum qhov kev koom tes ntawm thawj auditory cortex muaj zog dua rau thawj cov khoom (piv txwv li P50 thiab N100), uas tau txheeb xyuas cov txheej txheem qis dua, tom qab cov khoom xws li P300 tuaj yeem tsim los ntawm cov cheeb tsam siab dua xws li kev sib txuas lus thib ob. cortices, insula, thaj chaw hippocampal, thiab cingulate cortices. Hauv lub xeev tam sim no, qhov no tsuas yog kev soj ntsuam zoo uas hu rau cov kev tshawb fawb yav tom ntej txhawm rau txhawm rau txheeb xyuas qhov tshwm sim tshwj xeeb thiab ntau yam.
Kev sib tham
Qhov kev tshawb fawb MEG no siv cov suab paj nruag ua ntu zus tau qhia txog kev ua tiav ob zaug hauv lub hlwb cuam tshuam nrog kev lees paub ntawm kev hnov mob ntawm lub cev. Ntawm qhov tod tes, qhov kev nthuav qhia hauv zos, ib yam khoom tsim los ntawm kev sib lawv liag tau txuas mus rau kev ua haujlwm sai, oscillatory, hauv zos uas tau tsav los ntawm kev hnov lus cortices. Qhov kev ua tiav no tau muaj zog dua rau kev lees paub ntawm lub suab tsim cov tshiab piv rau cov cim suab paj nruag. Ntawm qhov tod tes, kev ua tiav ntawm lub ntiaj teb, tag nrho lub cev ntu ntu tau cuam tshuam nrog lub ntiaj teb ib txhij, kev ua haujlwm qeeb uas cuam tshuam nrog kev sib txuas ntawm cov kab ke ua haujlwm siab hauv lub hlwb. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, lub hlwb kev ua si yog loj zog rau memorized piv rau tshiab sequences.
Qhov kev ua tiav ob zaug ib txhij no tau pom tseeb tshwj xeeb hauv kev xa mus rau qhov kev nthuav qhia ntawm peb lub suab kawg ntawm qhov sib lawv liag, tawm tswv yim tias tsawg kawg yog ob lossis peb lub suab yog xav tau los ntawm lub hlwb los pib txheej txheem kev paub. Ntawm no, lub paj hlwb tau txais kev sib tham dav dav ntawm thaj chaw uas muaj feem xyuam nrog kev nco, kev saib xyuas, kev soj ntsuam, thiab kev txiav txim siab. Cov cheeb tsam ntawm lub hlwb no yog hippocampus (Knierim 2015), cingulate gyrus (Rolls 2019; Pando-Naude li al. 2021; Criscuolo li al. 2022), inferior temporal cortex (Conway 2018), frontal .0 operhet oz. al. 2015), insula (Uddin 2015), thiab thawj thiab theem nrab auditory cortex (Elhilali li al. 2004). Qhov tseem ceeb, ob qho tib si txheej txheem (ntiaj teb thiab hauv zos) koom nrog thaj tsam tib lub hlwb tab sis nyob ntawm qhov sib txawv ntawm cov lus teb neural evoked. Tsis tas li ntawd, kev ua haujlwm hauv zos tsuas yog nyob ntawm kev hnov ntxhiab cortices (xws li lub ntsej muag cortex), thaum lub ntiaj teb kev ua haujlwm nthuav tawm kev nrhiav neeg coob dua ntawm lub hlwb xws li cingulate, inferior temporal cortex, thiab hippocampus.
Strikingly, auditory temporal sequence recognition tau txuam nrog ib tug cascade ntawm zuj zus qeeb txheej xwm rewiring ib tug saw ntawm low-to high-order lub paj hlwb cheeb tsam. Cov pov thawj no, soj ntsuam rau 0.1–1 Hz band, tej zaum yuav qhia tau tias lub paj hlwb lem thiab txhim kho kev nkag siab ntawm lub cev tsis sib haum xeeb los ntawm kev nrhiav ib txoj hauv kev hierarchical ntawm cov cheeb tsam tom ntej. Hloov pauv, kev ua haujlwm hauv 2-8 Hz band tau pom ib qho profile ntxiv, uas tau nce siab me ntsis tom qab txhua yam ntawm lub cev ntu ntu. Cov pov thawj zoo li no qhia tias, thaum lub sijhawm 0.1–1 Hz band yuav cuam tshuam rau kev ua tiav kev nkag siab ntawm tag nrho cov kab ke (kev ua haujlwm thoob ntiaj teb), 2–8 Hz band tuaj yeem piav qhia ntawm nws tus kheej ntawm ib qho khoom (hauv zos kev ua). Txawm li cas los xij, peb cov txiaj ntsig tsis tuaj yeem qhia meej tias cov kab no sawv cev rau lub hlwb hauv lub hlwb lossis tsuas yog kev txhawb nqa. Kev tshawb fawb yav tom ntej yuav xav tau los teb cov lus nug tseem ceeb no.
Lub ntsiab lus tshiab ntawm peb cov txiaj ntsig cuam tshuam txog qhov sib txawv ntawm lub zog ntawm lub hlwb teeb pom kev zoo rau ob qhov zaus hauv peb qhov kev sim (M thiab N). Tseeb tiag, thaum lub sijhawm 0.1–1 Hz band nthuav tawm lub zog muaj zog rau cov cim cim, 2–8 Hz band qhia ntau dua cov lus teb rau cov tshiab. Qhov kev tshawb pom no tuaj yeem pom nyob rau hauv lub teeb ntawm kev kwv yees coding txoj kev xav (Friston 2012; Vuust et al. 2012; Koelsch li al. 2019), uas posits tias lub hlwb yog tas li hloov kho cov qauv sab hauv los kwv yees cov ntaub ntawv ib puag ncig. Ntawm no, thaum lub hlwb paub txog lub sijhawm ntawm lub cev (xws li nyob ib puag ncig lub suab thib ob thiab peb ntawm peb cov kab ke), nws yuav tsim cov kev kwv yees zoo dua ntawm yav tom ntej, yav dhau los nco, cov khoom ua tiav cov kab ke.
Yog li, cov khoom zoo li no yuav xav tau kev ua haujlwm hauv zos qis, raws li peb tau soj ntsuam sim. Interestingly, txawm hais tias feem ntau yog nyob rau hauv thawj auditory cortex, neural qhov chaw ntawm 2-8 Hz band kev ua si kuj tau muab tso rau hauv hippocampal cheeb tsam, lub thib ob auditory cortex, lub insula, thiab lub cingulate. Raws li tau hais dhau los, cov pov thawj no qhia tau hais tias kwv yees li tib lub hlwb hauv cheeb tsam tau tsim ob lub suab sib txuas ua ke uas muaj qhov sib txawv ntawm qhov ua haujlwm sib txawv, ntsuas qhov kev ua haujlwm hauv zos thiab thoob ntiaj teb ntawm lub sijhawm ntawm lub cev. Nyob rau sab saum toj ntawm qhov no, hais txog kev ua haujlwm hauv zos, peb cov txiaj ntsig tau pom tias qhov kev piav qhia ntawm txhua lub suab tau nce mus rau lub sijhawm wavelet zoo li lub sijhawm nrog peb lub ncov loj (cov khoom siv). Ntawm no, theem qis dua ntawm cov suab indexed los ntawm thawj cov khoom (piv txwv li P50 thiab N100 (Coles thiab Rugg 2008)) feem ntau yog nyob rau hauv thawj auditory cortex. Hloov pauv, tom qab cov khoom xws li P300 (Coles thiab Rugg 2008) tau tsim tshwj xeeb los ntawm cov cheeb tsam siab dua xws li kev sib txuas lus cortices, insula, hippocampal cheeb tsam, thiab cingulate. Qhov zoo kawg li, qhov tshwm sim no tau tshwm sim ntau dua tom qab nthuav tawm ntawm lub sijhawm ntawm lub cev, qhia tias kev ua kom zoo dua qub ntxiv ntawm cov khoom ib leeg yuav yog qhov tseem ceeb rau lub hlwb kom nkag siab lub ntsiab lus ntawm tag nrho lub cev ntu.
Ntawm lwm cov ntawv, ntau qhov kev tshawb fawb yav dhau los tau piav qhia txog kev ua haujlwm thoob ntiaj teb thiab hauv zos nyob rau hauv cov nqe lus ntawm qhov chaw sib txawv ntawm cov teeb liab neural (piv txwv li thawj qhov kev hnov lus cortices ua ntej lub paj hlwb siab dua hauv kev nthuav dav ntawm cov stimuli tuaj (Qiu thiab Von Der Heydt 2005). Hloov pauv, hauv peb txoj kev tshawb fawb peb tau pom tias tib lub hlwb hauv cheeb tsam tau ua cov txheej txheem 2 (thoob ntiaj teb thiab hauv zos) tib lub sijhawm, siv ob lub suab sib txuas, tej zaum qhia txog kev sib txuam sib luag. tib yam khoom hauv auditory kev nkag siab thiab kev nkag siab ntawm cov lus (Graud thiab Poeppel 2012).
Tsis tas li ntawd, qee qhov kev tshawb fawb yav dhau los uas tau tshawb xyuas qhov kev soj ntsuam thiab kev nco txog cov ntaub ntawv suab qhia qeeb evoked cov lus teb zoo ib yam li peb cov kev ua haujlwm qeeb, thoob ntiaj teb. Piv txwv li, Picton (1978) tau muab pov thawj ntawm auditory txhawb nqa hluav taws xob muaj peev xwm hauv tib neeg lub hlwb hauv kev teb rau cov suab. Tsis ntev los no, Bidet-Caulet et al. (2007), siv intracranial EEG, qhia tau hais tias xaiv xim rau cov ntaub ntawv suab yog txuam nrog cov lus teb evoked nyob rau hauv nruab nrab auditory hlwb cheeb tsam. Ib yam li ntawd, Grimault et al. (2014), kawm txog kev nco txog lub sijhawm luv luv, qhia txog kev ua haujlwm ntawm lub hlwb nyob rau hauv pem hauv ntej, sab cev nqaij daim tawv, thiab parietal cheeb tsam thaum muaj ntau yam khoom auditory tau tuav hauv nco. Nyob rau hauv txoj kab nrog cov kev tshawb pom no, Albouy thiab cov npoj yaig tau qhia cov lus teb qeeb qeeb thaum cov neeg koom nrog raug nug kom ua cov haujlwm ua haujlwm nco.
Lawv tau tshaj tawm qeeb, txhawb lub hlwb cov lus teb tshwj xeeb tshaj yog hais txog kev tuav pov hwm thiab kev tswj hwm ntawm auditory stimuli (Albouy li al. 2013, 2017).
Thaum kawg, peb qhov kev tshawb pom muaj feem cuam tshuam thiab nthuav dav cov ntsiab lus ntawm qhov paub zoo txog ob txoj kev xav ntawm lub hlwb (Goodale and Milner 1992; Whitwell li al. 2014). Xws li conceptualization tau npaj 2 txoj hauv kev tseem ceeb rau kev txiav txim siab ntau ntxiv ntawm cov ntaub ntawv pom thiab mloog. Ntawm qhov tod tes, cov kwj dej ventral coj los ntawm qhov chaw hnov lus (xws li qhov muag pom thiab lub ntsej muag cortices) mus rau qhov nruab nrab ntawm lub cev sab nraud, kev ua haujlwm feem ntau cuam tshuam nrog kev paub txog cov khoom (Goodale thiab Milner 1992; Weiller li al. 2021). Ntawm qhov tod tes, dorsal kwj coj cov ntaub ntawv los ntawm kev hnov lus cortices mus rau parietal lobe, piav qhia cov yam ntxwv ntawm qhov stimuli (Arbib 2017).
Coherent nrog qhov kev xav no, peb cov txiaj ntsig tau hais txog ntau lub hlwb thaj tsam ntawm cov kwj dej ventral uas cuam tshuam nrog cov txheej txheem kev paub, xws li thaj chaw hippocampal, frontal operculum, thiab inferior temporal cortex. Zoo kawg li, txawm li cas los xij, peb cov txiaj ntsig tau nthuav dav ntxiv cov kev paub dhau los ntawm ob txoj kev xav los ntawm kev muab tsawg kawg peb cov lus tseem ceeb, ua kom tiav. (i) Lub hlwb paub txog lub cev ntu ntu tau nthuav tawm cov yam ntxwv ntawm lub cev-ntev, uas tsis tau koom nrog kev txheeb xyuas cov khoom lossis cov qauv sib txuas. (ii) Ntxiv nrog rau cov cheeb tsam hauv lub hlwb koom nrog ob txoj kev xav, peb qhov kev tshawb pom tau pom lub luag haujlwm tseem ceeb ntawm cingulate gyrus kom ua tiav qhov kev hnov mob ntawm lub cev ib ntus. (iii) Thaum kawg, qhov kev lees paub ntawm cov txheej txheem nthuav dav dhau lub sijhawm koom nrog kev ua tiav ob lub sijhawm ntawm tib yam khoom, uas lub hlwb tau txhais ib txhij raws li cov ntaub ntawv ntawm tus kheej (kev ua haujlwm hauv zos) thiab theem pib ntawm qhov loj dua (kev ua haujlwm thoob ntiaj teb). Qhov tseem ceeb, peb txoj kev tshawb fawb tau pom tias kev ua haujlwm hauv zos tau cuam tshuam rau cov ntaub ntawv tshiab auditory, thaum yav tas los nco txog cov suab paj nruag tau raug lees paub los ntawm kev koom tes ntawm lub hlwb kev ua haujlwm thoob ntiaj teb.
Cov kev tshawb fawb yav tom ntej raug hu los tshawb xyuas cov ncauj lus no ntxiv los ntawm kev kawm lub hlwb cov txheej txheem hauv qab kev lees paub ntawm cov suab paj nruag tsis sib xws (xws li cov lej, cov lus, thiab cov ntsiab lus pom). Tsis tas li ntawd, raws li kev paub zoo sib txawv hauv kev txawj ntse ntawm ntau pawg neeg ntawm cov neeg (xws li cov laus piv rau cov neeg laus (Fernàndez-Rubio, Brattico, et al. 2022a; Fernàndez-Rubio, Olsen, et al. 2022c), musicians versus. Cov neeg tsis muaj suab paj nruag (Criscuolo li al. 2019; Bonetti, Brattico, Vuust, et al. 2021c), thiab cov tib neeg noj qab haus huv piv rau cov neeg mob (Valenzuela thiab Sachdev 2006)), cov kev tshawb fawb yav tom ntej yuav tsum tshawb txog qhov cuam tshuam ntawm hnub nyoog thiab kev kho mob ntawm lub hlwb mechanisms nyob rau hauv lub cev ib ntus kev lees paub.
Sau cov nyiaj pab
Conceptualization: LB, EB, MLK, PV; Methodology: LB, MLK, DP, GDE; Software: LB; Kev tsom xam: LB; Kev Tshawb Fawb: LB, GDO; Resources: MLK, PV, EB, LB; Cov ntaub ntawv curation: LB; Sau—Cov ntawv sau qub: LB; Kev Sau Ntawv—Saib xyuas thiab hloov kho: LB, SEPB, EB, DP, GDE, GDO, PV; Visualization: LB, SEPB; Kev saib xyuas: MLK, PV, DP, EB; Kev tswj hwm qhov project: LB, MLK, PV, EB; Cov nyiaj tau los: LB, PV, MLK.
Kev lees paub
Peb ua tsaug rau Riccardo Proietti, Giulio Carraturo, Mick Holt, thiab Holger Friis rau lawv cov kev pab hauv kev sim neuroscientific. Peb kuj ua tsaug rau tus kws tshawb fawb txog kev puas siab puas ntsws Tina Birgitte Wisbech Carstensen rau nws txoj kev pab nrog kev tswj xyuas cov kev ntsuam xyuas puas siab puas ntsws thiab cov lus nug thiab Francesco Carlomagno rau nws cov kev pab cuam nrog cov khoom tso rau ntawm daim ntawv.
Cov khoom siv ntxiv
Cov khoom siv ntxiv muaj nyob ntawm Cerebral Cortex online.
Nyiaj txiag
Lub Chaw rau Suab paj nruag nyob rau hauv lub hlwb (MIB) yog nyiaj txiag los ntawm Danish National Research Foundation (project number DNRF117).
LB tau txais kev txhawb nqa los ntawm Carlsberg Foundation (CF20-0239), Lundbeck Foundation (Talent Prize 2022), Center for Music in the Brain, Linacre College ntawm University of Oxford, thiab Society for Education thiab Music Psychology (SEMPRE's 50th Anniversary Khoom plig Scheme).
MLK tau txais kev txhawb nqa los ntawm Lub Chaw rau Suab paj nruag hauv lub hlwb thiab Lub Chaw rau Eudaimonia thiab Tib Neeg Flourishing nyiaj los ntawm Pettit thiab Carlsberg Foundations.
GD tau txais kev txhawb nqa los ntawm Spanish Research Project PSI2016- 75688-P (AEI/FEDER, EU), los ntawm European Union's Horizon 2020 Kev Tshawb Fawb thiab Kev Tsim Kho Tshiab raws li kev pom zoo tsis pub dhau. 720270 (HBP SGA1) thiab no. 785907 (HBP SGA2), thiab los ntawm Catalan AGAUR Program 2017 SGR 1545.
Tsis tas li ntawd, peb ua tsaug rau University of Bologna rau kev txhawb nqa nyiaj txiag muab rau tus sau Giulia Donati thiab cov tub ntxhais kawm pabcuam Riccardo Proietti thiab Giulio Carraturo thiab ntu Italian ntawm Mensa: Lub Koom Haum Ntiaj Teb Siab IQ rau kev txhawb nqa nyiaj txiag muab rau Francesco Carlomagno.
Cov ntaub ntawv
Al-Zoubi MB, Al RM. Ib txoj hauv kev zoo rau kev suav silhouette coefficients. J Comput Sci. 2008:4(3):252–255.
2.Albouy P, Mattout J, Bouet R, Maby E, Sanchez G, Aguera PE, Daligault S, Delpuech C, Bertrand O, Caclin A et al. Impaired pitch perception thiab nco nyob rau hauv congenital amusia: qhov tsis txaus pib nyob rau hauv lub auditory cortex. Lub hlwb. 2013: 136(5): 1639–1661.
3. Albouy P, Weiss A, Baillet S, Zatorre RJ. Xaiv entrainment ntawm theta oscillations nyob rau hauv lub dorsal kwj causally txhim khu kev hnov ua hauj lwm nco kev ua tau zoo. Neuron. 2017: 94(1): 193–206.
4. Arbib MA. Dorsal thiab ventr1982al ntws nyob rau hauv cov evolution ntawm lub hlwb npaj lus: txuas lus rau lub ntiaj teb no. J Neurolinguistics kev kawm. 2017: 43: 228–253.
5. Behroozmand R, Shebek R, Hansen DR, Oya H, Robin DA, Howard MA, Greenlee JDW. Sensory-motor networks koom nrog hauv kev hais lus thiab kev tswj lub cev muaj zog: kev kawm fMRI. NeuroImage. 2015: 109: 418–428.
6. Berdyyeva TK, Olson CR. Cov cim qhia nyob rau hauv plaub qhov chaw ntawm macaque frontal cortex thaum xaiv cov kev ua thiab cov khoom nyob rau hauv kev txiav txim serial. J Neurophysiol. 2010: 104(1): 141–159.
7. Bidet-Caulet A, Fischer C, Besle J, Aguera PE, Giard MH, Bertrand, O. Qhov cuam tshuam ntawm kev xaiv xim ntawm electrophysiological sawv cev ntawm cov suab sib xws hauv tib neeg lub cev auditory cortex. J Neeb. 2007:27(35):9252–9261.
8.Bonetti L, Brattico E, Carlomagno F, Cabral J, Stevner A, Deco G, Whybrow PC, Pearce M, Pantazis D, Kringelbach ML. Spatiotemporal hlwb dynamics thaum lub sij hawm paub txog lub suab paj nruag ntawm Johann Sebastian Bach. bioRxiv. 2020: 27.35: 9252–9261.
9.Bonetti L, Brattico E, Carlomagno F, Donati G, Cabral J, Haumann NT, Deco G, Vuust P, Kringelbach ML. Kev ceev encoding ntawm suab paj nruag tones pom nyob rau hauv tag nrho lub hlwb kev sib txuas. NeuroImage. 2021a: 245: 118735 ib.
10. Bonetti L, Brattico E, Vuust P, Kliuchko M, Saarikallio S. Kev txawj ntse thiab suab paj nruag: kev txawj ntse qis dua yog txuam nrog kev siv suab paj nruag ntau dua rau kev hnov lus muaj zog. Empir Stud Arts. 2021c:39(2):194–215.
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