Shaping Intrinsic Neural Oscillations with Periodic Stimulation
Notice bibliographique
Résumé
UNLABELLED: Rhythmic brain activity plays an important role in neural processing and behavior. Features of these oscillations, including amplitude, phase, and spectrum, can be influenced by internal states (e.g., shifts in arousal, attention or cognitive ability) or external stimulation. Electromagnetic stimulation techniques such as transcranial magnetic stimulation, transcranial direct current stimulation, and transcranial alternating current stimulation are used increasingly in both research and clinical settings. Currently, the mechanisms whereby time-dependent external stimuli influence population-scale oscillations remain poorly understood. Here, we provide computational insights regarding the mapping between periodic pulsatile stimulation parameters such as amplitude and frequency and the response dynamics of recurrent, nonlinear spiking neural networks. Using a cortical model built of excitatory and inhibitory neurons, we explored a wide range of stimulation intensities and frequencies systematically. Our results suggest that rhythmic stimulation can form the basis of a control paradigm in which one can manipulate the intrinsic oscillatory properties of driven networks via a plurality of input-driven mechanisms. Our results show that, in addition to resonance and entrainment, nonlinear acceleration is involved in shaping the rhythmic response of our modeled network. Such nonlinear acceleration of spontaneous and synchronous oscillatory activity in a neural network occurs in regimes of intense, high-frequency rhythmic stimulation. These results open new perspectives on the manipulation of synchronous neural activity for basic and clinical research. SIGNIFICANCE STATEMENT: Oscillatory activity is widely recognized as a core mechanism for information transmission within and between brain circuits. Noninvasive stimulation methods can shape this activity, something that is increasingly capitalized upon in basic research and clinical practice. Here, we provide computational insights on the mechanistic bases for such effects. Our results show that rhythmic stimulation forms the basis of a control paradigm in which one can manipulate the intrinsic oscillatory properties of driven networks via a plurality of input-driven mechanisms. In addition to resonance and entrainment, nonlinear acceleration is involved in shaping the rhythmic response of our modeled network, particularly in regimes of high-frequency rhythmic stimulation. These results open new perspectives on the manipulation of synchronous neural activity for basic and clinical research.
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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) | 0,002 | 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 ».