Brain states in health and disease: insights from neuroimaging and theoretical neuroscience

dc.contributor
Universitat Pompeu Fabra. Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions
dc.contributor.author
Escrichs, Anira
dc.date.accessioned
2023-01-27T12:52:57Z
dc.date.available
2023-06-10T22:45:30Z
dc.date.issued
2022-12-12
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/10803/687532
dc.description.abstract
Spontaneous brain activity persists and transitions between brain states, such as from wakefulness to sleep, from development to ageing, or it may transition to pathological states such as coma. Nevertheless, a consensual definition of brain state remains elusive, and the best way of measuring its dynamical complexity is unknown. Here, we propose whole-brain computational frameworks combined with neuroimaging data to characterize brain states in health and disease. We show that such states exhibit unique complex dynamics across spacetime scales. Furthermore, we show that whole-brain models can be fitted to such states to study in silico the capacity of brain areas to promote a transition, e.g., from disease to health. Finally, we show that perturbations of this model can measure the brain’s reactivity in different conscious and unconscious states. In the long term, these methods may open new ways for clinical interventions to rebalance brain disorders.
ca
dc.description.abstract
L’activitat cerebral espont`ània persisteix i transiciona entre estats cerebrals, com ara de la vigília al son, del desenvolupament a l’envelliment, o pot transicionar a estats patològics com el coma. Tanmateix, una definición consensuada d’estat cerebral segueix sent esquiva, i es desconeix la millor manera de mesurar la seva complexitat dinàmica. Aquí, proposem marcs computacionals de tot el cervell per caracteritzar estats cerebrals en la salut i la malaltia. Mostrem que aquests estats presenten dinàmiques complexes úniques a través d’escales espacio-temporals. Addicionalment, ajustem models de tot el cervell als estats cerebrals per estudiar in silico la capacitat de les àrees cerebrals per promoure una transició, per exemple, de la malaltia a la salut. Finalment, mostrem que les pertorbacions d’aquest model poden mesurar la reactivitat del cervell en estats conscients i inconscients. A llarg termini, aquests mètodes poden obrir noves vies per reequilibrar els transtorns cerebrals.
ca
dc.format.extent
111 p.
ca
dc.language.iso
eng
ca
dc.publisher
Universitat Pompeu Fabra
dc.rights.license
L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
ca
dc.rights.uri
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
*
dc.source
TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
dc.subject
Resting-state fMRI
ca
dc.subject
Dynamical complexity
ca
dc.subject
Turbulence
ca
dc.subject
Whole-brain computational modelling
ca
dc.subject
In silico perturbations
ca
dc.subject
Brain dynamics
ca
dc.subject
Brain states
ca
dc.subject
Ageing
ca
dc.subject
Meditation
ca
dc.subject
Sleep
ca
dc.subject
Disorders of consciousness
ca
dc.subject
IRMf en estat de repòs
ca
dc.subject
Complexitat dinàmica
ca
dc.subject
Turbulència
ca
dc.subject
Models computacionals a gran escala
ca
dc.subject
Pertorbacions in silico
ca
dc.subject
Estats cerebrals
ca
dc.subject
Envelliment
ca
dc.subject
Son
ca
dc.subject
Meditació
ca
dc.subject
Trastorns de la consciència
ca
dc.title
Brain states in health and disease: insights from neuroimaging and theoretical neuroscience
ca
dc.type
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.subject.udc
62
ca
dc.contributor.authoremail
anira.escrichs@upf.edu
ca
dc.contributor.director
Deco, Gustavo
dc.rights.accessLevel
info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.description.degree
Programa de doctorat en Tecnologies de la Informació i les Comunicacions


Documents

tae.pdf

13.13Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)