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Accès ouvert déclaré 2023 article

Criticality supports cross-frequency cortical-thalamic information transfer during conscious states

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16Institutions déclarées
4Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : us, au, jp, es. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Consciousness is thought to be regulated by bidirectional information transfer between the cortex and thalamus, but the nature of this bidirectional communication - and its possible disruption in unconsciousness - remains poorly understood. Here, we present two main findings elucidating mechanisms of corticothalamic information transfer during conscious states. First, we identify a highly preserved spectral channel of cortical-thalamic communication that is present during conscious states, but which is diminished during the loss of consciousness and enhanced during psychedelic states. Specifically, we show that in humans, mice, and rats, information sent from either the cortex or thalamus via δ/θ/α waves (∼1–13 Hz) is consistently encoded by the other brain region by high γ waves (52–104 Hz); moreover, unconsciousness induced by propofol anesthesia or generalized spike-and-wave seizures diminishes this cross-frequency communication, whereas the psychedelic 5-methoxy- N , N -dimethyltryptamine (5-MeO-DMT) enhances this low-to-high frequency interregional communication. Second, we leverage numerical simulations and neural electrophysiology recordings from the thalamus and cortex of human patients, rats, and mice to show that these changes in cross-frequency cortical-thalamic information transfer may be mediated by excursions of low-frequency thalamocortical electrodynamics toward/away from edge-of-chaos criticality, or the phase transition from stability to chaos. Overall, our findings link thalamic-cortical communication to consciousness, and further offer a novel, mathematically well-defined framework to explain the disruption to thalamic-cortical information transfer during unconscious states.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Criticality supports cross-frequency cortical-thalamic information transfer during conscious states
Date Crossref
05/01/2024
Éditeur
eLife Sciences Publications, Ltd
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

Neural dynamics and brain functionFunctional Brain Connectivity StudiesEEG and Brain-Computer Interfaces

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