Cortical rhythms as markers of neural processing

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Salmelin, Riitta, Acad. Prof., Brain Research Unit, O.V. Lounasmaa Laboratory, School of Science, Aalto University, Finland
dc.contributor.author Laaksonen, Hannu
dc.date.accessioned 2012-10-03T11:09:59Z
dc.date.available 2012-10-03T11:09:59Z
dc.date.issued 2012
dc.identifier.isbn 978-952-60-4787-4 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-4786-7 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/5296
dc.description.abstract Magnetoencephalography (MEG) is an excellent tool for noninvasive investigation of neuronal activity from outside of the head. It provides millisecond temporal accuracy and good spatial resolution. The classical measure of task-related brain activity is the evoked response that is phase-locked to task or stimulus. But the brain also exhibits spontaneous oscillations, or rhythmic activity, that has been observed to be modulated during task or in response to stimuli. This Thesis mainly focuses on investigations of cortical brain rhythms, developing methods for analyzing them and probing their relationship with evoked responses. While the sensor level MEG signal can be used successfully for studying evoked responses and cortical rhythmic activity, a proper evaluation of the data requires localization of the active brain areas. For this purpose, a beamforming technique called Dynamic Imaging of Coherent Sources (DICS) was used and modified in this Thesis. With DICS, it is possible to examine both power level modulations of rhythmic activity and functional connectivity between different brain regions conveyed by rhythmic activity. In this Thesis, an event-related version of a beamformer method DICS was implemented to assist the modeling of rhythmic activity. The feasibility of this new method, erDICS, was shown with simulations and real MEG data. The method was further applied to compare evoked responses and rhythmic activity in a high-level cognitive task of picture naming, with the conclusion that the two measures of cortical processes are largely detached and that both measures are needed for an accurate portrayal of brain activity. With another data set from a word priming study, erDICS was used to investigate connections between the left superior temporal cortex and other cortical regions. The method revealed different brain networks for phonological and semantic priming. en
dc.description.abstract Magnetoenkefalografia (MEG) on erinomainen työkalu aivojen toiminnan tutkimiseen pään ulkopuolelta. Se mahdollistaa aivosignaalien mittauksen millisekunttien aikatarkkuudella ja hyvällä paikkatarkkuudella. Perinteisesti tehtäväsidonnaista aivotoimintaa on tutkittu tehtävään tai ärsykkeeseen vaihelukittuneilla herätevasteilla. Aivot tuottavat myös spontaaneja rytmejä, joiden on havaittu vaihtelevan tehtävän aikana tai ärsykkeen seurauksena. Tämä väitöskirja keskittyy aivokuoren rytmiseen toimintaan, sen tutkimiseen tarvittavien menetelmien kehittämiseen ja rytmien ja herätevasteiden välisen yhteyden tarkasteluun. Vaikka anturitason MEG-signaalia voidaan käyttää menestyksekkäästi herätevasteiden ja rytmien tutkimiseen, niiden perusteellinen tarkastelu vaatii myös tietoa aktiivisten aivoalueiden paikoista. Tätä varten väitöskirjassa käytettiin Dynamic Imaging of Coherent Sources (DICS) -menetelmää, jonka avulla on mahdollista tutkia sekä rytmisen toiminnan tehon muokkautumista eri aivoalueilla että toiminnallista kytkeytyvyyttä aivoalueiden välillä. Väitöskirjassa kehitettiin tehtäväsidonnainen versio DICS:stä (event-related DICS, erDICS) rytmisen toiminnan mallintamisen avuksi. Menetelmän käyttökelpoisuutta testattiin simuloidun ja oikean MEG-datan avulla. Uutta menetelmää sovellettiin herätevasteiden ja rytmisen toiminnan vertailuun useita aivoalueita aktivoivassa kokeessa, jossa koehenkilöt nimesivät kuvia. Loppupäätelmänä oli, että nämä kaksi aivokuoren aktivaation mittaria ovat pitkälti eriävät ja molempia tarvitaan aivojen toiminnan kokonaisuuden hahmottamiseksi. Toisessa kokeessa, jossa tutkittiin sanalistojen ns. priming-vaikutusta (virittäminen), erDICS:ia käytettiin toiminnallisen kytkeytyvyyden tutkimiseen. Menetelmä paljasti erilaiset aivoverkot äänneasun ja merkityksen virittämisessä. fi
dc.format.extent 70
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 119/2012
dc.relation.haspart [Publication 1]: Saarinen, T., Laaksonen, H., Parviainen, T., and Salmelin, R. Motor cortex dynamics in visuomotor production of speech and non-speech mouth movements. Cerebral Cortex, 16, p. 212-222, 2006. doi:10.1093/cercor/bhi099. © 2005 by authors.
dc.relation.haspart [Publication 2]: Laaksonen, H., Kujala, J., and Salmelin, R. A method for spatiotemporal mapping of event-related modulation of cortical rhythmic activity. Neuroimage, 42, p. 207-217, 2008. doi:10.1016/j.neuroimage.2008.04.175.
dc.relation.haspart [Publication 3]: Hultén A., Laaksonen, H., Vihla M., Laine M., and Salmelin R. Modulation of brain activity after learning predicts long-term memory for words. Journal of Neuroscience, 30, p. 15160-15164, 2010. doi:10.1523/JNEUROSCI.1278-10.2010. © 2010 by authors.
dc.relation.haspart [Publication 4]: Laaksonen, H., Kujala J., Hultén A., Liljeström M., and Salmelin R. MEG evoked responses and rhythmic activity provide spatiotemporally complementary measures of neural activity in language production. Neuroimage, 60, p. 29-36, 2012. doi:10.1016/j.neuroimage.2011.11.087.
dc.relation.haspart [Publication 5]: Kujala J., Vartiainen J., Laaksonen, H., and Salmelin R. Neural interactions at the core of phonological and semantic priming of written words. Accepted for publication in Cerebral Cortex, 2012. doi:10.1093/cercor/bhr307. © 2012 by authors.
dc.subject.other Physics en
dc.title Cortical rhythms as markers of neural processing en
dc.title Aivokuoren rytmit hermostollisen käsittelyn merkkinä fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Science en
dc.contributor.department O.V. Lounasmaa -laboratorio fi
dc.contributor.department O.V. Lounasmaa Laboratory en
dc.subject.keyword magnetoencephalography en
dc.subject.keyword MEG en
dc.subject.keyword rhythms en
dc.subject.keyword oscillations en
dc.subject.keyword evoked response en
dc.subject.keyword functional connectivity en
dc.subject.keyword magnetoenkefalografia fi
dc.subject.keyword MEG fi
dc.subject.keyword rytmit fi
dc.subject.keyword funktionaalinen kytkeytyvyys fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-4787-4
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Koskelainen, Ari, Prof., Department of Biomedical Engineering and Computational Science, School of Science, Aalto University, Finland
dc.opn Barnes, Gareth, Dr., Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, University College London, United Kingdom
dc.rev Uutela, Kimmo, Dr., GE Healthcare, Finland
dc.rev Jensen, Ole, Dr., Centre for Cognitive Neuroimaging. Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour. Radboud University Nijmegen, The Netherlands
dc.date.defence 2012-10-10


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account