undefined

Discovering dynamic task-modulated functional networks with specific spectral modes using MEG

Julkaisuvuosi

2020

Tekijät

Zhu, Yongjie; Liu, Jia; Ye, Chaoxiong; Mathiak, Klaus; Astikainen, Piia; Ristaniemi, Tapani; Cong, Fengyu

Tiivistelmä

Efficient neuronal communication between brain regions through oscillatory synchronization at certain frequencies is necessary for cognition. Such synchronized networks are transient and dynamic, established on the timescale of milliseconds in order to support ongoing cognitive operations. However, few studies characterizing dynamic electrophysiological brain networks have simultaneously accounted for temporal non-stationarity, spectral structure, and spatial properties. Here, we propose an analysis framework for characterizing the large-scale phase-coupling network dynamics during task performance using magnetoencephalography (MEG). We exploit the high spatiotemporal resolution of MEG to measure time-frequency dynamics of connectivity between parcellated brain regions, yielding data in tensor format. We then use a tensor component analysis (TCA)-based procedure to identify the spatio-temporal-spectral modes of covariation among separate regions in the human brain. We validate our pipeline using MEG data recorded during a hand movement task, extracting a transient motor network with beta-dominant spectral mode, which is significantly modulated by the movement task. Next, we apply the proposed pipeline to explore brain networks that support cognitive operations during a working memory task. The derived results demonstrate the temporal formation and dissolution of multiple phase-coupled networks with specific spectral modes, which are associated with face recognition, vision, and movement. The proposed pipeline can characterize the spectro-temporal dynamics of functional connectivity in the brain on the subsecond timescale, commensurate with that of cognitive performance.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Ye Chaoxiong Orcid -palvelun logo

Astikainen Piia Orcid -palvelun logo

Ristaniemi Tapani Orcid -palvelun logo

Zhu Yongjie Orcid -palvelun logo

Cong Fengyu

Liu Jia

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

Elsevier

Volyymi

218

Artikkelinumero

116924

Julkaisu­foorumi

63888

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €

1424

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksun vuosi

2020

Muut tiedot

Tieteenalat

Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Neurotieteet; Psykologia

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Alankomaat

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.neuroimage.2020.116924

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä