Agyhullámokra vadászva: szerepükről és becslési technikáikról

Descrierea eventului:

Az agyhullámok a neuronális aktivitás periodikus modulációi. Széles frekvenciatartományt fednek le az infralassútól (<0,1 Hz) az ultragyorsig (>200 Hz). Bár e hullámok alvás közben nyilvánulnak meg, az ébrenléti állapot kognitív folyamataihoz kapcsolódnak. Az agyi rendellenességek során az agyhullámokban tapasztalható zavarok arra utalnak, hogy e hullámok fontos szerepet játszanak az agyi folyamatok terén. Az előadás első részében az agyhullámok képződéséről és természetéről lesz szó. Ezt követően azokra a becslési technikákra összpontosítunk, amelyek lehetővé teszik a hullámok azonosítását az agy által kibocsátott, rögzíthető jelek alapján. Mivel e hullámok gyakran csak átmenetileg, korlátozott időtartamú kitörésekben érhetők tetten, mérésük igen nehézkessé válhat. A Heisenberg-Gabor-féle határozatlansági elv értelmében nem lehet egyazon mérés keretében meghatározni egy rezgéscsomag időbeliségét és frekvenciáját. Az előadás során számos becslési technikát mutatunk be, kiemelve egy olyan eljárást, mely lehetővé teszi a hullámok jelenlétének becslését a szuperfelbontás alkalmazása révén. Zárásképp megvitatjuk azokat a technikai korlátokat, amelyek mostanig hátráltatták a rezgéscsomagok robusztus mérését és számszerűsítését.

Brain oscillations are periodic modulations of neural activity. They span a wide range of frequencies, from the infra-slow (<0.1 Hz) to the ultra-fast ones (> 200 Hz). Importantly, oscillations are expressed during sleep and are associated to cognitive processes. In brain disorders, neural rhythms are disturbed, thus suggesting that such rhythms play important functional roles for brain processes. In the first part of the presentation, we will discuss the nature of brain oscillations and their emergence mechanisms. In the second part, we will dwell upon the techniques that are used to estimate the presence of oscillations in brain signals. Because brain oscillations are often expressed transiently, in bursts with limited duration, their measurement can become very difficult. Due to the Heisenberg-Gabor uncertainty principle, with a single measurement it is not possible to localize well an oscillation burst in both time and frequency, simultaneously. We will introduce several estimation techniques, and also describe a novel method that enables time-frequency super-resolution. Finally, we will discuss the implications of the technical limitations that have thus far prevented the robust measurement and quantification of oscillation bursts.