神经约束对认知体验与精神健康的影响
神经元与认知
2025-03-19 v1
摘要
理解神经动力学如何塑造认知体验始终是神经科学和精神医学的核心挑战。本文提出了一种新框架，利用动力系统理论中的状态到输出可控性 modeling 认知扰动、神经活动与主观体验之间的相互作用。我们展示了大规模 fMRI 信号受限于低维流形，其中情感和认知状态自然地被组织在内。进一步，我们提供了一种从稳态神经反应估计可控 Gramian 的理论上稳健的方法，这为测量驾驭认知结果所需能量提供了直接度量。在五名健康受试者观看 2185 例情感刺激短视频期间，我们的分析显示，神经激活与情感评分之间存在较强的一致性，平均相关系数为 r≈0.7。在一组 255 名重度抑郁症患者中，两倍频的 Hamilton 投影评分轨迹在 11 周内显著映射到这些流形，解释的方差比随机情况多约 20%（p<10^{-10}，在三分之一受试者中均显著优于随机）。我们的工作将动力系统理论与临床神经科学相结合，为通过针对最高效的神经通路实现认知改变提供了原则化方法，以优化精神健康治疗方案。
引用
@article{arxiv.2503.13981,
title = {Neural Constraints on Cognitive Experience and Mental Health},
author = {Bita Shariatpanahi and Erfan Nozari and Soroush Daftarian and Fahimeh Arab and Mina Kheirkhah and Felix P. Bernhard and Shiva Khodadadi and Erik J. Giltay and Kaat Hebbrecht and Stefan G. Hofmann and Tim Hahn and Hamidreza Jamalabadi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.13981},
year = {2025}
}