شماره ركورد
34947
پديد آورنده
حميده نوروزي
عنوان
ارزيابي ارتباطات مغزي پويا در تسك حافظه كاري با استفاده از سيگنالهاي مغزي
مقطع تحصيلي
دكترا
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي-بيوالكتريك
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1405/02/19
استاد راهنما
محمدرضا دليري
استاد مشاور
استاد مشاور ندارم
دانشكده
برق
چكيده
حافظه كاري يكي از مؤلفههاي بنيادين شناختي انسان است كه نقش اساسي در نگهداري و پردازش اطلاعات در بازههاي زماني كوتاه را ايفا ميكند و زيربناي بسياري از كاركردهاي شناختي پيچيده محسوب ميشود. هدف اين رساله، بررسي ديناميكهاي عصبي حافظه كاري فضايي و ارتباط آن با عملكرد رفتاري با استفاده از سيگنال الكتروانسفالوگرام) (EEG و حركات چشم ميباشد. در اين رساله دادهها در قالب سه مطالعه مكمل تحليل شدند. در مطالعه اول، الگوهاي زماني– فركانسي و ارتباطات كاركردي مغز در طول آزمون تحليل شد. نتايج تحليل زمان– فركانس نشان داد كه توان باند فركانسي آلفا در بازه حافظه، افزايش معناداري در نواحي پيشاني و مركزي دارد. در ادامه، ارتباطات كاركردي مغز با استفاده از معيار قفلشدگي فاز (PLV) بررسي شد و نتايج نشان داد كه در باند فركانسي آلفا، ارتباطات بين نواحي پيشاني و خلفي در طول بازه حافظه بهطور معناداري افزايش مييابد، يافتهاي كه ميتواند بازتاب تعامل بين اين نواحي مغز در فرآيند نگهداري اطلاعات مكاني باشد. علاوه بر اين، ارتباطات نواحي پيشاني– خلفي در طول بازه حافظه با خطاي رفتاري آزمون رابطه معناداري نشان داد، بهگونهاي كه افزايش اين ارتباطات با كاهش خطا همراه بود. در مطالعه دوم، ديناميكهاي مكاني–زماني مغز با تحليل ريزحالتهاي كلاسيك EEG بررسي گرديد. علاوه بر ريزحالتهاي متداول (A، B، C و D) قطبيت ريزحالتها بهصورت مجزا تحليل شد، رويكردي جديد كه در مطالعات پيشين ناديده گرفته شده بود. نتايج نشان داد كاهش پوششدهي ريزحالت C در بازه حافظه با سركوب شبكه پيشفرض و افزايش مدت زمان ريزحالت D با فعالسازي شبكههاي كنترل پيشاني–آهيانه مرتبط است. همچنين ويژگيهاي انتقال بين ريزحالتهايD+ وD− با دقت رفتاري آزمون رابطه معنيداري داشتند و توانايي پيشبيني خطاي ساكاد را نشان دادند. در مطالعه سوم، چارچوبي جديد براي استخراج ريزحالتها ارائه شد كه در آن ريزحالتها بر اساس الگوهاي ارتباطات كاركردي حاصل از ماتريسهاي PLV نرمالشده تعريف ميشوند و با استفاده از الگوريتمهاي خوشهبندي، چهار الگوي شبكهاي متمايز شناسايي شد و نشان داده شد كه دو ريزحالت خاص در بازه حافظه غالبتر و پايدارتربودهاند. همچنين تفاوت پارامترهاي اين ريزحالتها ميان تكرارهاي با دقت بالا و پايين نشان داد كه عملكرد حافظه كاري به پايداري زماني و سازماندهي شبكهاي مغز وابسته است. در مجموع، نتايج اين رساله نشان ميدهد حافظه كاري فضايي حاصل تعامل پويا و حالتمحور شبكههاي مغزي است. همچنين چارچوب ريزحالتهاي مبتني بر ارتباطات كاركردي، توصيفي فشرده از ديناميكهاي شبكهاي ارائه ميكند و پلي ميان تحليل اتصالپذيري و ريزحالتهاي EEG ميسازد، رويكردي كه ميتواند چارچوبي نوين براي مطالعه سازماندهي زماني شبكههاي مغزي و ارتباط آن با عملكرد شناختي باشد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/19
عنوان به انگليسي
Investigation of dynamic brain connectivity in working memory using brain signals
تاريخ بهره برداري
5/9/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حميده نوروزي
چكيده به لاتين
Working memory is a fundamental component of human cognition, supporting the short term maintenance and manipulation of information and underlying many higher order cognitive functions. The aim of this thesis is to investigate the neural dynamics of spatial working memory and its relationship to behavioral performance using electroencephalography (EEG) signals and eye movement measures. The data were analyzed across three complementary studies. In the first study, time–frequency patterns and functional brain connectivity were examined throughout the task. Time–frequency analyses revealed a significant increase in alpha band power over frontal and central regions during the memory interval. Functional connectivity, assessed using the phase locking value (PLV), showed that alpha band connectivity between frontal and posterior regions significantly increased during the memory period, potentially reflecting interactions between these regions in maintaining spatial information. Moreover, increased fronto posterior connectivity during the memory interval was associated with reduced behavioral error. In the second study, the spatiotemporal dynamics of the brain were analyzed using classical EEG microstate methods. In addition to the conventional microstates (A, B, C, and D), polarity specific microstates were examined separately an approach seldom considered in prior research. The results indicated that reduced coverage of microstate C during the memory interval corresponded to suppression of the default mode network, whereas increased duration of microstate D was linked to activation of frontoparietal control networks. Furthermore, transition features of D+ and D− microstates showed significant relationships with behavioral accuracy and were able to predict saccadic error. In the third study, a novel framework for microstate extraction was introduced in which microstates were defined based on functional connectivity patterns derived from normalized PLV matrices. Using clustering algorithms, four distinct network level states were identified, and two of these states were found to be more dominant and more stable during the memory interval. Differences in microstate parameters between high and low accuracy trials further indicated that working memory performance depends on the temporal stability and network organization of the brain. Overall, the findings of this thesis demonstrate that spatial working memory arises from dynamic, state dependent interactions within large scale brain networks. The proposed connectivity based microstate framework provides a compact representation of network level dynamics and bridges traditional microstate analysis with connectivity measures offering a novel approach for investigating the temporal organization of brain networks and their relationship to cognitive performance.
كليدواژه هاي فارسي
حافظه كاري , اكتروانسفالوگرام , باند آلفا , ارتباطات كاركردي مغز , ريزحالت هاي مغزي , معيار قفل شدگي فاز
كليدواژه هاي لاتين
working memory , EEG , Alpha Band , Functional Brain Connectivity , Microstate , PLV
Author
Hamideh Norouzi
SuperVisor
Mohammad Reza Daliri