如何探测大脑功能的动态:一个叙事审查

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 计算神经科学是一种神经科学.
• 系统神经科学 系统神经科学

背景情况:

• 大脑是一个复杂的动态系统,但静态分析方法限制了对其时间过程的理解.
• 像时间平均连接这样的静态方法无法捕捉大脑功能和功能障碍所必需的动态过程.
• 精神疾病涉及状态波动,需要动态分析以获得更深入的临床洞察力.

研究的目的:

• 审查和组织当前的动态分析方法来研究随时间推移的大脑功能.
• 突出描述时间大脑活动,推断因果关系,解码潜伏动态和模拟神经过程的方法.
• 通过使用动态建模在临床人群中测试大脑功能理论的框架.

主要方法:

• 综述动态建模方法,包括滑窗相关性,时间ICA,动态因果建模,循环神经网络和神经微分方程.
• 基于四个研究目标的方法分类:描述时间模式,推断因果机制,解码潜在动力学和模拟神经过程.
• 讨论方法假设,临床应用,局限性,并提供与开放访问工具的链接.

主要成果:

• 动态建模量化时间复杂性,确定因果影响,将活动压缩成潜在轨迹,并模拟数据.
• 方法按研究目标进行组织,详细说明代表性技术,它们的假设,临床用途和局限性.
• 开放式访问工具对每个方法进行了链接,促进了临床研究中的应用.

结论:

• 动态建模代表了从静态,数据驱动的描述到对大脑过程的理论知情测试的概念转变.
• 这些方法可以在临床人群中直接测试大脑功能理论.
• 将分析工具与系统级理论对齐,可以推动对脑功能和功能障碍的研究.