Stochastic Resonance Modulates Neural Synchronization within and between Cortical Sources
Notice bibliographique
Résumé
Neural synchronization is a mechanism whereby functionally specific brain regions establish transient networks for perception, cognition, and action. Direct addition of weak noise (fast random fluctuations) to various neural systems enhances synchronization through the mechanism of stochastic resonance (SR). Moreover, SR also occurs in human perception, cognition, and action. Perception, cognition, and action are closely correlated with, and may depend upon, synchronized oscillations within specialized brain networks. We tested the hypothesis that SR-mediated neural synchronization occurs within and between functionally relevant brain areas and thus could be responsible for behavioral SR. We measured the 40-Hz transient response of the human auditory cortex to brief pure tones. This response arises when the ongoing, random-phase, 40-Hz activity of a group of tuned neurons in the auditory cortex becomes synchronized in response to the onset of an above-threshold sound at its "preferred" frequency. We presented a stream of near-threshold standard sounds in various levels of added broadband noise and measured subjects' 40-Hz response to the standards in a deviant-detection paradigm using high-density EEG. We used independent component analysis and dipole fitting to locate neural sources of the 40-Hz response in bilateral auditory cortex, left posterior cingulate cortex and left superior frontal gyrus. We found that added noise enhanced the 40-Hz response in all these areas. Moreover, added noise also increased the synchronization between these regions in alpha and gamma frequency bands both during and after the 40-Hz response. Our results demonstrate neural SR in several functionally specific brain regions, including areas not traditionally thought to contribute to the auditory 40-Hz transient response. In addition, we demonstrated SR in the synchronization between these brain regions. Thus, both intra- and inter-regional synchronization of neural activity are facilitated by the addition of moderate amounts of random noise. Because the noise levels in the brain fluctuate with arousal system activity, particularly across sleep-wake cycles, optimal neural noise levels, and thus SR, could be involved in optimizing the formation of task-relevant brain networks at several scales under normal conditions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».