Fractal dimension of cortical functional connectivity networks & severity of disorders of consciousness
Notice bibliographique
Résumé
Recent evidence suggests that the quantity and quality of conscious experience may be a function of the complexity of activity in the brain and that consciousness emerges in a critical zone between low and high-entropy states. We propose fractal shapes as a measure of proximity to this critical point, as fractal dimension encodes information about complexity beyond simple entropy or randomness, and fractal structures are known to emerge in systems nearing a critical point. To validate this, we tested several measures of fractal dimension on the brain activity from healthy volunteers and patients with disorders of consciousness of varying severity. We used a Compact Box Burning algorithm to compute the fractal dimension of cortical functional connectivity networks as well as computing the fractal dimension of the associated adjacency matrices using a 2D box-counting algorithm. To test whether brain activity is fractal in time as well as space, we used the Higuchi temporal fractal dimension on BOLD time-series. We found significant decreases in the fractal dimension between healthy volunteers (n = 15), patients in a minimally conscious state (n = 10), and patients in a vegetative state (n = 8), regardless of the mechanism of injury. We also found significant decreases in adjacency matrix fractal dimension and Higuchi temporal fractal dimension, which correlated with decreasing level of consciousness. These results suggest that cortical functional connectivity networks display fractal character and that this is associated with level of consciousness in a clinically relevant population, with higher fractal dimensions (i.e. more complex) networks being associated with higher levels of consciousness. This supports the hypothesis that level of consciousness and system complexity are positively associated, and is consistent with previous EEG, MEG, and fMRI studies.
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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 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».