بررسی توام ارتباطات علی و لحظه ای مغزی در بستر تئوری اطلاعات

بررسی ارتباطات علی (تاخیری) مغزی، از جایگاه مهمی در حوزه علوم اعصاب برخوردار است. معیارهای مرسوم اندازه گیری ارتباطات علی (تاخیری) مغزی، عمدتا پارامتری و مبتنی بر مدل هستند و فر ض های محدود کننده ای نسبت به ماهیت ارتباطات مغزی در نظر می گیرند. در سالهای اخیر، معیارهایی ناپارامتری برای رفع این نقیصه مطرح شده اند که از مهمترین آنها می توان آنتروپی انتقال (TE) را نام برد. این معیار در بستر تیوری اطلاعات و بر پایه مفهوم اطلاعات متقابل شرطی تعریف شده است. با وجود این، در حضور ارتباطات لحظه ای قوی -که به طور گسترده ای در داده های مغزی مشاهده می شوند- TE ممکن است در تخمین صحیح ارتباطات علی (تاخیری) دچار اشتباه شود. در این پژوهش، دو معیار مبتنی بر تیوری اطلاعات با عنوان اندرکنش لحظه ای  (II) و آنتروپی انتقال اصلاح شده (MTE) معرفی می شوند که معیار اول برای تخمین ارتباطات لحظه ای مغزی و معیار دوم برای تخمین ارتباطات علی (تاخیری) مغزی در حضور ارتباط لحظه ای معنی دار به کار می رود. عملکرد این معیارها بر 3 مدل شبیه سازی و داده های الکتروانسفالوگرام (EEG) حالت استراحت مغزی با چشمان بسته بررسی شدند. نتایج شبیه سازی ها حاکی از توانایی زیاد II جهت تخمین ارتباطات لحظه ای خطی و غیرخطی است. همچنین بر طبق نتایج شبیه سازی ها اگر چه در حضور ارتباط لحظه ای معنی دار (II معنی دار) عملکرد TE در تشخیص ارتباطات علی (تاخیری) تضعیف می شود؛ MTE به خوبی این نقیصه را جبران می کند. نتایج داده های EEG نشان می دهد که II ارتباطات لحظه ای معنی داری بین نواحی خلفی و نواحی قدامی مغز تخمین می زند و MTE در مقایسه با TE جریان اطلاعات از نواحی خلفی به نواحی قدامی را به طور معنی دارتری نشان می دهد که تطابق خوبی با نتایج تحقیقات گذشته در این حوزه دارد.