Exploring dynamic functional brain connectivity in perceptual decision

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bettencourt, Rute Pereira
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/103030
Resumo: Trabalho de Projeto do Mestrado em Engenharia Biomédica apresentado à Faculdade de Ciências e Tecnologia
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spelling Exploring dynamic functional brain connectivity in perceptual decisionExploring dynamic functional brain connectivity in perceptual decisionIRMfHistereseTomada de decisão percetualConectividade functional dinâmicafMRIHysteresisPerceptual decision-makingDynamic functional connectivityTrabalho de Projeto do Mestrado em Engenharia Biomédica apresentado à Faculdade de Ciências e TecnologiaO efeito da história recente num sistema dinâmico não linear é designado de histerese. Este conceito tem a sua origem na física, mas é visível e aplicável a outras áreas da ciência, incluindo na neurociência cognitiva. Ao estudar a decisão percetual no sistema visual, foram encontradas evidências de histerese recorrendo à utilização de estímulos visuais ambíguos, tais como pontos em movimento, expressões faciais dinâmicas, e grelhas em movimento. Os mecanismos neuronais de adaptação têm sido associados à histerese negativa (quando a resposta ao estímulo é antecipada numa situação com o efeito da história recente presente em relação a uma situação onde não há efeito de história) e os mecanismos neuronais de persistência estão associados à histerese positiva (quando há um atraso na resposta na situação com história recente em relação a uma situação sem efeito de história) (Sayal et al, 2020). Guiando-nos por trabalho anterior que mostra evidências de competição entre estes dois mecanismos neuronais, temos por objetivo perceber os mecanismos neuronais que levam a diferentes efeitos de histerese percetual através da análise de conectividade funcional dinâmica na rede cerebral de perceção visual.Neste projeto, utilizámos métodos atuais de análise de conectividade aplicados a um dataset de ressonância magnética funcional (IRMf) adquirido durante uma tarefa de perceção visual. Nestas análises, encontrámos um aumento da conectividade funcional entre as regiões visuais de baixo nível hMT+ e V3A durante as transições percetuais que apresentaram histerese negativa. Este achado é consistente com a hipótese da dominância neuronal de fenómenos de adaptação em relação aos de persistência durante a histerese negativa. Como a adaptação neuronal é predominantemente um mecanismo de baixo-nível, esta pode explicar o aumento da conectividade entre estas duas regiões. Para além disso, o estudo exploratório para avaliar o impacto que a escolha da região de interesse (ROI) possui na análise de conectividade funcional revelou que pequenas variações na definição da ROI podem alterar os resultados obtidos. Os nossos resultados realçam a necessidade de continuar a investigar métodos de análise de conectividade funcional dinâmica.The effect of recent history in a nonlinear dynamic system is known as hysteresis. This concept has its origin in physics, but has been applied to several other fields, including cognitive neuroscience. In the study of visual perceptual decision-making, hysteresis has been found with the use of ambiguous visual stimuli, such as moving dots, dynamic facial expressions, and moving plaids. The neural mechanisms of adaptation have been associated with negative hysteresis (when the response to the stimulus is anticipated in a situation with recent history effect vs. in a situation without the history effect), and the neural mechanisms of persistence associated with positive hysteresis (when there is a lag in the response of the system in a situation with recent history effect when compared with a situation without such effect) (Sayal et al., 2020). Following previous work that showed evidence for competition between these two neural mechanisms, we aimed to understand the neural mechanisms leading to different perceptual hysteresis effects by measuring the dynamic functional connectivity in the visual perception brain network. Here, we thoroughly applied state of the art tools for connectivity analysis to a functional magnetic resonance magnetic (fMRI) dataset acquired during a visual perception task. We found an increase in functional connectivity between the low-level visual regions hMT+ and V3A during the perceptual transitions with negative hysteresis. This is consistent with the hypothesized neuronal adaptation dominance over persistence during negative hysteresis. As neuronal adaptation is known to be predominantly a low-level mechanism, it might explain the increased connectivity between these low-level visual regions. Furthermore, an exploratory study regarding the impact of the region of interest (ROI) definition method in functional connectivity estimates revealed that small changes in the ROI definition can alter the functional connectivity results obtained. Our results highlighted the need to further investigate the methods to perform dynamic functional connectivity analysis.2022-09-302023-09-30T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/103030http://hdl.handle.net/10316/103030TID:203079876engBettencourt, Rute Pereirainfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-10-27T11:09:36Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/103030Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:19:54.320402Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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