双人协同期间联合脑状态的符号动力学

我们提出一种新方法，用于探讨支撑个体之间行为协调的脑机制。使用由单个人脑中功能连接模式定义的脑状态，创建对两名或多名个体在共同完成任务时的脑状态演化的联合符号表示。这些符号动力学可用于揭示与协调或其他相互行为相关的脑状态演化方面的特征。我们将该方法应用于来自两名受试者的同时脑电图 (EEG) 数据，受试者参与两种不同的指尖敲击协调任务（同步和同步失调），并在不同的相互作用条件下（非耦合、领导-跟随和相互）进行实验，以探索多人运动协调的神经机制。我们的结果表明，受试者对在不同相互作用条件下表现出大多数相同的联合符号——最重要的差异体现在符号动力学中。复现分析显示，相互作用影响特定联合符号的停留时间以及联合符号序列的结构（图案长度）。在同步情况下，增加反馈会促进稳定性，导致更长的停留时间和图案长度。在同步失调情况下，领导-跟随相互作用会增强稳定性（增加停留时间和图案长度），但相互反馈会显著降低稳定性。网络分析揭示了任务和反馈导致的显著拓扑变化。在同步情况下，更强的耦合会稳定化少数状态，从而限制状态之间流动的模式，保持联合脑状态的核心-外围结构。在同步失调情况下，更多样化的状态间流动分布在更大的联合脑状态集合中，降低了核心联合脑状态的支配性。