Sleep deprivation constrains dynamic configurations of integrated and segregated brain states impacting cognitive performance
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The breakdown of cognitive control following sleep deprivation is widely recognised, but the physiological mechanisms and brain signatures that produce this vulnerability have not been resolved. Effective cognition relies on large-scale brain networks flexibly reconfiguring between states of integration and segregation. Here we combined functional magnetic resonance imaging (fMRI), electroencephalography (EEG), and electrocardiography (ECG) collected during cognitive tasks under rested wakefulness, after sleep deprivation, and following a recovery nap to test the hypothesis that sleep deprivation constrains this dynamical repertoire and disrupts its physiological regulation. Using time-resolved functional connectivity and graph theory, we show that sleep deprivation increases the distribution of connections across networks, while reducing the temporal variability of between-network connectivity. Furthermore, dynamic fluctuations between integrated and segregated modes of network topology were dampened, with brain regions spending more time in intermediate configurations and showing greater instability of mode transitions. These alterations were tightly linked to behavioural impairment: participants who exhibited greater contraction toward intermediate topologies also showed poorer task accuracy and slower responses. Under well-rested conditions, thalamic activity peaked prior to transitions into integrated states and was suppressed during transitions into segregated states, consistent with a coordinating role in cortical dynamics. Sleep deprivation weakened and delayed this thalamic coupling. Finally, global and regional fMRI fluctuations were elevated after sleep loss, becoming decoupled from cardiac physiology while more strongly coupled to EEG delta power, further linking reduced arousal to constrained network flexibility. Together, these findings show that sleep deprivation narrows the brain’s dynamical repertoire, due to disrupted thalamic regulation and changes to the physiological integration with cortical networks.
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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 | 0,000 |
| 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 ».