New Perspectives on Spontaneous Brain Activity: Dynamic Networks and Energy Matter
Notice bibliographique
Résumé
Spontaneous brain activity has received increasing attention as demonstrated by the exponential rise in the number of published article on this topic over the last 30 years. Such "intrinsic" brain activity, generated in the absence of an explicit task, is frequently associated with resting-state or default-mode networks (DMN)s. The focus on characterizing spontaneous brain activity promises to shed new light on questions concerning the structural and functional architecture of the brain and how they are related to "mind". However, many critical questions have yet to be addressed. In this review, we focus on a scarcely explored area, specifically the energetic requirements and constraints of spontaneous activity, taking into account both thermodynamical and informational perspectives. We argue that the "classical" definitions of spontaneous activity do not take into account an important feature, that is, the critical thermodynamic energetic differences between spontaneous and evoked brain activity. Spontaneous brain activity is associated with slower oscillations compared with evoked, task-related activity, hence it exhibits lower levels of enthalpy and "free-energy" (i.e., the energy that can be converted to do work), thus supporting noteworthy thermodynamic energetic differences between spontaneous and evoked brain activity. Increased spike frequency during evoked activity has a significant metabolic cost, consequently, brain functions traditionally associated with spontaneous activity, such as mind wandering, require less energy that other nervous activities. We also review recent empirical observations in neuroscience, in order to capture how spontaneous brain dynamics and mental function can be embedded in a non-linear dynamical framework, which considers nervous activity in terms of phase spaces, particle trajectories, random walks, attractors and/or paths at the edge of the chaos. This takes us from the thermodynamic free-energy, to the realm of "variational free-energy", a theoretical construct pertaining to probability and information theory which allows explanation of unexplored features of spontaneous brain activity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».