科学家研究多米诺效应和大脑活动的同步性

科学家在了解癫痫发作过程中大脑发生的复杂过程方面取得了重大突破，这是癫痫病的主要症状。

来自埃克塞特大学的一组科学家研究了癫痫发作后大脑神经元组独特的电活动模式背后的机制。

在健康的大脑中，神经元网络会通过行为类似的状态(称为同步)和行为不同的状态(称为去同步)移动。这些过程也与记忆力和注意力有关。

但是，在患有神经系统疾病(例如癫痫病)的大脑中，当一组脑细胞开始释放出过量的电时，这种同步会发展到几乎危险的程度。

在最近发表在《公共科学图书馆·计算生物学》(PLoS Computational Biology)和《应用动态系统》(SIAM)上的一系列新研究中，研究团队使用了复杂的数学建模方法来探索神经元组之间的相互作用，从而导致同步变化的转变。

该研究的合著者，埃克塞特大学的珍妮弗·克里瑟(Jennifer Creaser)说：“同步被认为对信息处理很重要。但是，太多的同步(例如在癫痫发作或帕金森氏病中发生的同步)与疾病有关并会损害大脑功能。”

这项研究是在工程和物理科学研究委员会的埃克塞特大学和伯明翰大学医疗保健预测模型中心进行的，该研究使用了现有数学模型的扩展版本，该模型将大脑表示为连接多个神经网络节点的网络。神经元群。

该模型网络由双稳态节点组成，这意味着每个节点都可以在两个稳定状态(静止和癫痫发作)之间切换。这些节点保持其当前状态，直到它们受到刺激，使它们有适当的“踢力”逃脱到另一个状态。

这种刺激来自其他相互连接的节点，并且以“噪声”的形式出现-神经活动的外部来源，例如与情绪状态或疾病引起的生理变化相关的内分泌反应。

向系统添加少量噪声会导致每个节点转换为活动状态-但是系统的几何结构使得返回到静止状态要比离开状态花费更长的时间。

此前，研究小组发现，这导致进入活跃状态的一系列逃逸行为，就像多米诺骨牌不断下降一样，从而在整个网络中分散了活动。

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