相位同步中的临界性标志

将大脑视为临界系统的概念非常有吸引力，因为接近临界性的系统被认为能最大化其信息处理和通信的动态范围。迄今为止，支持这一假设的关键实验观察有两点：i) 具有幂律分布大小的神经元雪崩，以及 ii) 神经振荡幅度中的长程时间相关性（LRTCs）。关于这些如何最大化信息处理和通信的动态范围的论证仍在进行中，鉴于神经同步是信息编码和传输的重要基质，因此将同步度量与临界性度量联系起来具有重要意义。我们提出了一个基于新的相位同步度量（相位差的变化率）和我们开发的一套检测 LRTCs 的方法来表征同步中的临界性的框架。我们在两个经典的临界性模型（Ising 和 Kuramoto）以及最近描述的旨在更 closely 代表人类大脑动力学的这些模型的变体上测试了该框架。通过这些模拟，我们确定了这些系统在相位同步中表现出 LRTCs 证据的参数。通过分析成对的人类同步 EEG 和 EMG 时间序列，我们展示了原理验证，表明可以在静息态检测到皮层 - 肌肉相位同步的 LRTCs。相位同步波动中 LRTCs 的存在表明这些波动受非局部行为支配。这对于预期在何种条件下观察到相位同步中的 LRTCs 具有重要意义。具体而言，大脑静息态可能表现出反映准备状态的 LRTCs，从而促进快速的任务依赖性向同步态和远离同步态的转换，而这些转换会消除 LRTCs。