迈向脑网络通信的信息论描述
神经元与认知
2020-10-06 v2
摘要
对脑中通信动态进行建模是网络神经科学的一项关键挑战。我们在此提出一个框架，结合两种度量来刻画任何在固定结构拓扑之上发生不同通信过程的系统：路径处理得分（Path Processing Score, PPS）估计脑信号在任意两个脑区（源与目标）之间改变或转换的程度；路径广播强度（Path Broadcasting Strength, PBS）估计信号通过待评估路径相邻边的传播情况。我们利用 PPS 和 PBS 探索大规模脑网络中的通信动态。我们表明，脑通信动态可划分为信息传输的三种主要“通信机制”：无通信（无通信发生）、中继通信（信息几乎完整传输）、转导通信（信息被转换）。我们利用 PBS 根据脑区广播信息的方式对其进行分类。皮下区域主要是至多接收方的直接广播者；颞叶和额叶节点主要作为广播中继脑站；视觉与躯体运动皮层充当多通道转导广播者。本工作通过提供一种探索大规模脑网络中通信动态的原则性方法，为脑网络信息论领域铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1911.02601,
title = {Towards an information theoretical description of communication in brain networks},
author = {Enrico Amico and Kausar Abbas and Duy Anh Duong-Tran and Uttara Tipnis and Meenusree Rajapandian and Evgeny Chumin and Mario Ventresca and Jaroslaw Harezlak and Joaquín Goñi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.02601},
year = {2020}
}
备注
28 pages; 4 figures; 1 table; 2 supplementary figures; 2 supplementary tables