短时去同步事件在人脑节律同步动力学中占主导

神经同步被认为对许多脑功能至关重要。它经常表现出时间变异性，但尚不清楚这种变异性是否具有特定的时间模式。本研究探讨了这些同步/去同步模式。我们采用最近开发的技术来分析锁相的精细时间结构，以研究人脑节律同步的时间模式。我们研究了健康人类受试者在静息和执行任务期间由 EEG 记录的 $\alpha$ 和 $\beta$ 频带内的神经振荡。虽然锁相强度取决于许多因素，但同步动力学具有非常特定的时间模式：同步状态被频繁但短暂的短时去同步事件所中断。去同步事件发生的概率随其持续时间的增加而降低。同步与去同步状态之间的转移矩阵具有接近 0 和 1 的特征值，其中特征值 1 的重数为 1，因此如果这些状态之间的平稳分布受到扰动，系统会非常快地收敛回平稳分布。这种模式在不同受试者、大脑状态和电极位置上的定性相似性表明，这可能是大脑的一种一般动力学类型。早期研究表明，并非所有振荡网络都具有这种同步/去同步动力学的模式。因此，观察到的短时（但可能频繁）去同步事件（一个振荡周期的长度）的普遍存在可能对大脑具有重要的功能意义。大量短时去同步（相对于不频繁但长时间的去同步）可能允许快速且高效地形成和分解具有功能意义的神经元集合。