شماره ركورد
34413
پديد آورنده
زهرا نقره علي زاده
عنوان
ارتباطات مغزي در حين عملكردهاي موتوري با استفاده از روش هاي غيرخطي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عصبي شناختي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/22
استاد راهنما
دكتر عباس عرفانيان اميدوار
استاد مشاور
دكتر احسان دارستاني فراهاني
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
ارتباطات مغزي به تعاملات ميان نواحي مختلف مغز اشاره دارد كه در پردازش اطلاعات و اجراي رفتارهاي ارادي نقش حياتي ايفا ميكنند. در مغز انسان، اين ارتباطات از يك طرف شامل اتصالات درونناحيهاي (كه به ارتباطات و فعاليتهاي درون يك ناحيه خاص مغزي مربوط ميشود) و از طرف ديگر شامل اتصالات بينناحيهاياست كه ارتباط ميان نواحي مختلف مغز را بهويژه در سطوح شناختي و حركتي فراهم ميآورد. اين شبكههاي ارتباطي از طريق همزماني نوسانات عصبي و تبادل اطلاعات بين نورونها و نواحي مغزي مختلف امكانپذير ميشوند، كه براي فرآيندهاي پيچيدهاي چون آمادهسازي و اجراي حركت ضروري است. اين پژوهش با هدف بررسي سازوكارهاي عصبي زيربنايي كنترل حركات ارادي دست در ميمون رزوس انجام شد. بدين منظور، دو مطالعه براي تحليل الگوهاي ارتباط عملكردي مغز در سه حالت رفتاري استراحت، آمادهسازي حركتي و اجراي حركت طراحي شد. در اين مطالعات، از دو شاخص ارتباط عملكردي شامل اطلاعات متقابل(MI) و مقدار قفلشدگي جزئي فاز (PPLV) استفاده گرديد. روش MI با سنجش اشتراك اطلاعات ميان نواحي مغزي، امكان شناسايي وابستگيهاي آماري را فراهم ميكند، در حاليكه PPLV با اندازهگيري همفازي نوسانهاي عصبي، همزماني فازي لحظهاي بين نواحي را آشكار ميسازد.
در اين پژوهش، ارتباطات درونناحيهاي و بينناحيهاي بين نواحي قشر حركتي شامل قشر حركتي اوليه (M1)، قشر پريموتور شكمي (PMV) و قشر پريموتور پشتي (PMD) و ناحيه حركتي مكمل (SMA) و نواحي پيشپيشاني شامل قشر پيشپيشاني شكمي- جانبي (VLPFC) و قشر پيشپيشاني پشتي- جانبي (DLPFC) تحليل شدند. بر اساس ماتريسهاي اتصال حاصل از هر دو روش، شاخصهاي شبكهاي شامل قدرت گره، ضريب خوشهبندي، كارايي محلي و كارايي سراسري محاسبه و در سه حالت حركتي مقايسه گرديدند.
نتايج هر دو روش نشان دادند كه از حالت استراحت به حالت آمادهسازي و سپس به حالت حركت، ميزان ارتباطات عملكردي در سطح شبكه بهطور معناداري افزايش مييابد. در حالت آمادهسازي، شاخصهاي ضريب خوشهبندي و كارايي محلي افزايش بيشتري نشان دادند كه بيانگر افزايش تفكيك عملكردي است؛ به اين معنا كه نواحي همكاركرد در قشر حركتي و پيشپيشاني بهصورت خوشههاي محلي منسجم سازمان يافتند تا اطلاعات مرتبط با برنامهريزي و تصميمگيري حركتي را پردازش كنند. در مقابل، در حالت حركت، افزايش چشمگيري در شاخصهاي قدرت گره و كارايي سراسري مشاهده شد كه حاكي از ادغام عملكردي است؛ يعني شبكه مغز براي اجراي مؤثر حركت، مسيرهاي ارتباطي طولانيبرد بين نواحي دورتر را فعال كرده و جريان اطلاعات بين شبكههاي حركتي و شناختي را تسهيل ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/29
عنوان به انگليسي
Brain connectivity during motor functions using nonlinear methods
تاريخ بهره برداري
10/14/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
زهرا نقره علي زاده
چكيده به لاتين
Brain connectivity refers to the interactions between different brain regions that play a crucial role in information processing and the execution of voluntary behaviors. In the human brain, these connections include, on the one hand, intra-regional connections (which relate to the connections and activities within a specific brain region) and, on the other hand, inter-regional connections that provide communication between different brain regions, especially at the cognitive and motor levels. These communication networks are made possible through the synchrony of neural oscillations and the exchange of information between neurons and different brain regions, which is essential for complex processes such as movement preparation and execution. This study aimed to investigate the neural mechanisms underlying the control of voluntary hand movements in rhesus monkeys. For this purpose, two studies were designed to analyze the functional connectivity patterns of the brain in three behavioral states: resting, motor preparation, and movement execution. In these studies, two functional connectivity indices were used, including mutual information (MI) and partial phase-locked value (PPLV). The MI method allows the identification of statistical dependencies by measuring the sharing of information between brain regions, while the PPLV method reveals the instantaneous phase synchrony between regions by measuring the synchrony of neural oscillations.
In this study, intra- and inter-regional connections between motor cortex regions including the primary motor cortex (M1), ventral premotor cortex (PMV), and dorsal premotor cortex (PMD), supplementary motor area (SMA), and prefrontal regions including the ventrolateral prefrontal cortex (VLPFC) and dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) were analyzed. Based on the connectivity matrices obtained from both methods, network indices including node strength, clustering coefficient, local efficiency, and global efficiency were calculated and compared in three motor states.
The results of both methods showed that from the resting state to the preparation state and then to the movement state, the amount of functional connectivity at the network level increases significantly. In the preparation state, the clustering coefficient and local efficiency indices showed a greater increase, indicating an increase in functional segregation; that is, the co-functional areas in the motor and prefrontal cortex were organized into coherent local clusters to process information related to motor planning and decision-making. In contrast, in the movement state, a significant increase was observed in the node strength and global efficiency indices, indicating functional integration; that is, the brain network activates long-range communication pathways between more distant areas for effective movement execution and facilitates the flow of information between motor and cognitive networks.
كليدواژه هاي فارسي
ارتباطات مغزي , عملكردهاي موتوري , روش هاي غيرخطي
كليدواژه هاي لاتين
brain connectivity , motor functions , nonlinear methods
Author
Zahra Noghrealizade
SuperVisor
Dr Abbas Erfanian Omidvar