皮层脑状态的多尺度动力学表征：从同步到异步

大脑皮层自发地表现出随脑状态随时间演化的不同活动模式。睡眠、清醒、静息状态和注意力是同一结构网络可以维持的广泛生理状态谱系的例子。此外，药物（如不同水平的麻醉）或病理条件（如脑损伤、意识障碍）还会产生额外的状态。虽然理解脑状态与脑动力学和行为之间的关系的重要性在过去二十年中日益明显，但脑状态的统一定义仍然难以捉摸。本综述聚焦于该谱系的两个极端：同步状态与异步状态。这些功能状态分别主要支撑无意识与意识，尽管存在例外。我们的目标是整合来自不同层面的数据，形成多尺度理解，范围涵盖从局部回路到全脑动力学，包括皮层复杂性、功能连接、同步性、波传播以及兴奋-抑制平衡等性质，这些性质随状态而变化并对其进行表征。与所讨论脑状态相关的实验和临床数据以及计算模型（微尺度、介尺度和宏皮层层面）均向读者公开。