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Abstract

Una questione in sospeso nelle neuroscienze cognitive riguarda il modo in cui il cervello è organizzato in diverse condizioni. Ad esempio, durante la condizione di riposo, il cervello può essere raggruppato in reti affidabili e riproducibili (ad esempio, reti sensoriali, predefinite, esecutive). È interessante notare che le stesse reti emergono durante condizioni attive in risposta a vari compiti. Se modelli simili di attività neurale sono stati trovati in condizioni diverse e, quindi, diversi processi ed esperienze sottostanti dell'ambiente, il cervello è organizzato da un principio organizzativo fondamentale? Per verificarlo, abbiamo applicato formalismi matematici presi in prestito dai meccanismi quantistici per modellare i dati dell'elettroencefalogramma (EEG). Abbiamo scoperto una tendenza per i segnali EEG a essere localizzati nelle regioni anteriori del cervello durante il "riposo" e distribuiti in modo più uniforme mentre sono impegnati in un'attività (cioè, guardando un film). Inoltre, abbiamo trovato valori analoghi al principio di indeterminazione di Heisenberg, suggerendo un'architettura sottostante comune dell'attività cerebrale umana in condizioni di riposo e di attività. Questa architettura sottostante si manifesta nella nuova costante $K_{brain}$ , che viene estratto dallo stato cerebrale con la minima incertezza. Vorremmo affermare che stiamo usando la matematica della meccanica quantistica, ma non pretendiamo che il cervello si comporti come un oggetto quantistico.

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 == Abstract==
-An outstanding issue in cognitive neuroscience concerns how the brain is organized across different conditions. For instance, during the resting-state condition, the brain can be clustered into reliable and reproducible networks (e.g., sensory, default, executive networks). Interestingly, the same networks emerge during active conditions in response to various tasks. If similar patterns of neural activity have been found across diverse conditions, and therefore, different underlying processes and experiences of the environment, is the brain organized by a fundamental organizational principle? To test this, we applied mathematical formalisms borrowed from quantum mechanisms to model electroencephalogram (EEG) data. We uncovered a tendency for EEG signals to be localized in anterior regions of the brain during “rest”, and more uniformly distributed while engaged in a task (i.e., watching a movie). Moreover, we found analogous values to the Heisenberg uncertainty principle, suggesting a common underlying architecture of human brain activity in resting and task conditions. This underlying architecture manifests itself in the novel constant <math>K_{brain}</math>, which is extracted from the brain state with the least uncertainty. We would like to state that we are using the mathematics of quantum mechanics, but not claiming that the brain behaves as a quantum object.
+Una questione in sospeso nelle neuroscienze cognitive riguarda il modo in cui il cervello è organizzato in diverse condizioni. Ad esempio, durante la condizione di riposo, il cervello può essere raggruppato in reti affidabili e riproducibili (ad esempio, reti sensoriali, predefinite, esecutive). È interessante notare che le stesse reti emergono durante condizioni attive in risposta a vari compiti. Se modelli simili di attività neurale sono stati trovati in condizioni diverse e, quindi, diversi processi ed esperienze sottostanti dell'ambiente, il cervello è organizzato da un principio organizzativo fondamentale? Per verificarlo, abbiamo applicato formalismi matematici presi in prestito dai meccanismi quantistici per modellare i dati dell'elettroencefalogramma (EEG). Abbiamo scoperto una tendenza per i segnali EEG a essere localizzati nelle regioni anteriori del cervello durante il "riposo" e distribuiti in modo più uniforme mentre sono impegnati in un'attività (cioè, guardando un film). Inoltre, abbiamo trovato valori analoghi al principio di indeterminazione di Heisenberg, suggerendo un'architettura sottostante comune dell'attività cerebrale umana in condizioni di riposo e di attività. Questa architettura sottostante si manifesta nella nuova costante <math>K_{brain}</math>, che viene estratto dallo stato cerebrale con la minima incertezza. Vorremmo affermare che stiamo usando la matematica della meccanica quantistica, ma non pretendiamo che il cervello si comporti come un oggetto quantistico.
-Subject terms: Computational science, Quantum mechanics