43 resultados para DMN


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Des études récentes ont montré que le noyau caudé interagissait avec le cortex préfrontal et qu’il pourrait être impliqué dans les fonctions exécutives. Le but de cette thèse était d’étudier la contribution du noyau caudé dans les fonctions exécutives, plus précisément dans des tâches de monitoring et de changement de règle, et d’observer comment ces régions fronto-striatales interagissent avec le réseau par défaut (RPD). Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle du noyau caudé dans les deux types de monitoring : le monitoring d’origine interne, consistant à effectuer un suivi sur l’état de l’information en mémoire de travail afin de pouvoir faire un choix subséquent, et dans le monitoring d’origine externe où le suivi sur l’état des items est effectué par l’individu, mais la sélection est exécutée par une source externe. Il a été montré que le cortex préfrontal dorsolatéral (CPFDL) est impliqué dans les deux types de monitoring. À l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), nos résultats ont montré une augmentation significative du signal BOLD au niveau du CPFDL dans les contrastes des conditions de monitoring d’origine interne et monitoring d’origine externe par rapport à la condition contrôle. De manière plus importante, une augmentation significative de l’activité a été observée dans le noyau caudé seulement dans les soustractions impliquant le monitoring d’origine interne par rapport à la condition contrôle, et par rapport à la condition de monitoring d’origine externe. En deuxième lieu, des études ont montré une contribution spécifique des régions fronto-striatales dans l’exécution d’un changement de règle. Toutefois, l’effet d’un changement de règle sur l’activité cérébrale n’a jamais été étudié sur les essais subséquents. À l’aide de l’IRMf, le cortex préfrontal ventrolatéral (CPFVL) et le noyau caudé ont montré une augmentation significative de leur activité lors des changements de règle continus et lors des changements de règles sporadiques par rapport à la condition contrôle, et aussi lors des essais où le maintien d’une même règle devait être effectué pour une courte durée par opposition au contrôle. Cependant, aucune activité fronto-striatale n’a été observée lorsqu’une même règle devait être appliquée pour une plus longue période. De plus, une diminution significative de l’activité du noyau caudé a été observée lors de la répétition de l’exécution d’une même règle suggérant une meilleure intégration de cette dernière. Finalement, plusieurs études ont montré une déactivation du RPD lors de l’exécution de tâches. À l’aide de l’IRMf, nous avons posé l’hypothèse que le RPD serait corrélé négativement avec les régions fronto-striatales lors de l’exécution d’une tâche de changement de règle. Nos résultats montrent une augmentation significative de l’activité des régions fronto-striatales lors d’une augmentation du nombre d’essais de changement de règle consécutif, pendant que le RPD montre une déactivation continue. De façon intéressante, pendant que les régions fronto-striatales montrent une diminution de leur activité lors de l’exécution d’une même règle pour une longue période, le RPD augmente son activité de façon significative. On conclut donc que le noyau caudé joue un rôle important dans la planification d’une nouvelle action lorsque plusieurs possibilités doivent être considérées en mémoire de travail, et ce en même temps. Finalement, le RPD montre une corrélation négative avec les régions fronto-striatales suggérant sa participation dans l’intégration d’une tâche devenant de plus en plus familière.

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À cause de leur impact environnemental élevé, les déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) sont un problème majeur pour les pays développés. La consommation importante de produits électroniques, dont la durée d’utilisation est de plus en plus courte, a entrainé une production croissante de DEEE. C’est dans ce contexte que l’Union européenne a instauré en 2003 la responsabilité élargie des producteurs (REP). Cet outil de politique environnementale a rendu légalement responsables les fabricants de la mise en oeuvre et du financement d’un programme d’intendance des DEEE. Alors que la REP vise principalement le traitement écologique des DEEE, cet instrument ne permet pas de réduire les quantités considérables qui sont produites par les consommateurs. Cette situation est d’autant plus inquiétante que les gains environnementaux obtenus, grâce à l’implantation de la REP, ont été annulés au regard de l’augmentation continue de la consommation de biens électroniques à l’échelle mondiale. En réponse à cette problématique, la présente thèse porte sur les pratiques de l’usager au cours de la phase de consommation des appareils électroniques (aussi appelée phase d’usage). Cette étape du cycle de vie regroupe l’achat, l’utilisation, la réparation et la mise au rebut des biens. Une approche qualitative de type exploratoire faisant appel à l’étude de cas a été utilisée. Le téléviseur, retenu comme cas d’étude, illustre des enjeux partagés par plusieurs équipements électroniques, tels que : la fréquente mise sur le marché de nouveaux modèles, le bas prix d’acquisition comparé au coût de la réparation et l’influence de la mode sur les choix effectués par le consommateur. Ces facteurs facilitent le remplacement des biens et, par conséquent, pourraient entrainer leur fin de vie prématurée qui se matérialise à travers différentes formes d’obsolescence. Dans le cadre de cette étude de cas, une trentaine d’entrevues semi-dirigées a été réalisée avec des usagers et réparateurs de produits électroniques en vue de documenter les différentes sous-étapes de la phase d’usage d’un téléviseur. Sur la base des informations recueillies, l’objectif de cette thèse est de formuler des recommandations, à destination des autorités politiques, qui pourront permettre une minimisation des impacts environnementaux liés à la phase d’usage des appareils électroniques. Les résultats ont permis de mettre en évidence, via le rôle et le statut singulier occupé par le téléviseur dans les foyers, les comportements de l’usager contribuant à augmenter l’empreinte écologique associée à la phase d’usage. L’acquisition de nombreux biens électroniques et non électroniques suite à l’achat du téléviseur, ses multiples fonctionnalités le rapprochant de celles de l’ordinateur et des tablettes, ainsi que la fin de vie prématurée de produits fonctionnels, mais obsolètes d’un point de vue technologique, font partie des résultats de cette recherche. En lien avec ces constats, cette étude propose des instruments de politique environnementale, dont l’affichage de la durée de vie des équipements électroniques, destinés à aider le consommateur à réaliser des choix plus éclairés au moment de l’achat. D’autres orientations, telles que la possibilité d’évoluer vers une réglementation horizontale, c’est-à-dire un cadre législatif qui ne se basera plus sur le produit individuel, mais sur l’ensemble des appareils ayant des fonctionnalités similaires, sont exposées. Par ailleurs, cette recherche explore certains leviers pouvant minimiser le phénomène de fin de vie prématurée des appareils électroniques, tels que l’envoi de biens obsolètes et fonctionnels des pays développés vers ceux en développement pour permettre leur réutilisation et la tendance du Do-It- Yourself dans la réparation des produits électroniques.

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A Multi-Objective Antenna Placement Genetic Algorithm (MO-APGA) has been proposed for the synthesis of matched antenna arrays on complex platforms. The total number of antennas required, their position on the platform, location of loads, loading circuit parameters, decoupling and matching network topology, matching network parameters and feed network parameters are optimized simultaneously. The optimization goal was to provide a given minimum gain, specific gain discrimination between the main and back lobes and broadband performance. This algorithm is developed based on the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) and Minimum Spanning Tree (MST) technique for producing diverse solutions when the number of objectives is increased beyond two. The proposed method is validated through the design of a wideband airborne SAR

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In der vorliegenden Arbeit sollten der Einfluss des Fibronektins auf eine Leberfibrose und die Wirkung veränderter Fibronektin-Isoformen auf den Knochen experimentell untersucht werden. Dazu wurden konditionelle Fibronektin Knockout-Mäuse verwendet. Die spezifische Ausschaltung in hepatischen Sternzellen konnte sowohl auf der Ebene der DNA und RNA als auch anhand der gebildeten Proteinmenge bewiesen werden. Fehlendes Fibronektin hatte bereits bei gesunden Mäusen einen leichten Anstieg der Kollagenmenge zur Folge. Durch die Induktion einer Fibrose mit der Chemikalie DMN kam es zu einer auffällig starken Akkumulation von Kollagen in den konditionellen Knockout-Mäusen. Zusätzlich ließ sich eine Häufung des Fibronektins in fibrotischen Bereichen erkennen. Nachfolgend konnte die erhöhte Kollagenmenge auf eine vermehrte Aktivierung der hepatischen Sternzellen zurückgeführt werden, außerdem kam es zu einer erhöhten Proliferation dieser Zellen. In vitro Untersuchungen bestätigten eine Grundaktivierung der konditionellen Knockout-Sternzellen, welche sich durch eine Stimulation mit TGF-β noch erheblich verstärkte. Diese verstärkte Aktivierung ließ sich auf eine erhöhte Menge von TGF-β Rezeptor Typ II auf der Zellmembran zurückführen, was eine zunehmende Aktivierung der Signalmoleküle im Inneren der Sternzellen zur Folge hatte. Dabei konnte anhand von Untersuchungen des Smad4 und der p38 Kinase bewiesen werden, dass beide Wege zu einer verstärkten Kollagen Typ I Expression in den konditionellen Knockout-Sternzellen beitrugen. Letztlich zeigte sich, dass es durch fehlendes Fibronektin zu einer verstärkten Freisetzung von aktivem TGF-β kam, wodurch sich die oben beschriebenen profibrotischen Effekte erklären lassen. Durch eine Leberfibrose kommt es zur Bildung veränderter Fibronektin-Isoformen, welche über den Blutstrom andere Organe erreichen und ihre Funktion beeinflussen könnten. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Differenzierungsfähigkeit kultivierter muriner Osteoblasten durch die Gegenwart des Fibronektins oFN, einer Isoform, die in Patienten mit der Lebererkrankung primäre biliäre Zirrhose erhöht ist, nahezu vollständig inhibiert wurde. Dies wurde anhand der Knotenbildung sowie durch die Prüfung der Differenzierungsmarker Osteokalzin und alkalische Phosphatase belegt. Außerdem konnte eine Rolle der EDA-Domäne des Fibronektins zusätzlich ausgeschlossen werden. Desweiteren führte die Injektion von amniotischem Fibronektin, das oFN enthielt in gesunde Mäuse zu einer erheblichen Beeinträchtigung des Knochens, was an einer Verminderung der Knochendichte erkennbar war. Die histomorphometrische Auswertung der Knochen ergab, dass die Gegenwart von aFN eine starke Reduktion der Knochenneubildung verursachte, die durch eine drastisch verminderte Zahl von Osteoblasten hervorgerufen wurde. Zusammenfassend zeigte sich, dass fehlendes Fibronektin die Entwicklung einer Leberfibrose verstärkt und dass eine Isoform die von der erkrankten Leber vermehrt produziert wird eine schädigende Wirkung auf den Knochen ausübt.

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Human minds often wander away from their immediate sensory environment. It remains unknown whether such mind wandering is unsystematic or whether it lawfully relates to an individual’s tendency to attend to salient stimuli such as pain and their associated brain structure/function. Studies of pain–cognition interactions typically examine explicit manipulation of attention rather than spontaneous mind wandering. Here we sought to better represent natural fluctuations in pain in daily life, so we assessed behavioral and neural aspects of spontaneous disengagement of attention from pain. We found that an individual’s tendency to attend to pain related to the disruptive effect of pain on his or her cognitive task performance. Next, we linked behavioral findings to neural networks with strikingly convergent evidence from functional magnetic resonance imaging during pain coupled with thought probes of mind wandering, dynamic resting state activity fluctuations, and diffusion MRI. We found that (i) pain-induced default mode network (DMN) deactivations were attenuated during mind wandering away from pain; (ii) functional connectivity fluctuations between the DMN and periaqueductal gray (PAG) dynamically tracked spontaneous attention away from pain; and (iii) across individuals, stronger PAG–DMN structural connectivity and more dynamic resting state PAG–DMN functional connectivity were associated with the tendency to mind wander away from pain. These data demonstrate that individual tendencies to mind wander away from pain, in the absence of explicit manipulation, are subserved by functional and structural connectivity within and between default mode and antinociceptive descending modulation networks.

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Functional brain imaging studies have shown abnormal neural activity in individuals recovered from anorexia nervosa (AN) during both cognitive and emotional task paradigms. It has been suggested that this abnormal activity which persists into recovery might underpin the neurobiology of the disorder and constitute a neural biomarker for AN. However, no study to date has assessed functional changes in neural networks in the absence of task-induced activity in those recovered from AN. Therefore, the aim of this study was to investigate whole brain resting state functional connectivity in nonmedicated women recovered from anorexia nervosa. Functional magnetic resonance imaging scans were obtained from 16 nonmedicated participants recovered from anorexia nervosa and 15 healthy control participants. Independent component analysis revealed functionally relevant resting state networks. Dual regression analysis revealed increased temporal correlation (coherence) in the default mode network (DMN) which is thought to be involved in self-referential processing. Specifically, compared to healthy control participants the recovered anorexia nervosa participants showed increased temporal coherence between the DMN and the precuneus and the dorsolateral prefrontal cortex/inferior frontal gyrus. The findings support the view that dysfunction in resting state functional connectivity in regions involved in self-referential processing and cognitive control might be a vulnerability marker for the development of anorexia nervosa.

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Ayahuasca is psychotropic beverage that has been used for ages by indigenous populations in South America, notably in the Amazon region, for religious and medicinal purposes. The tea is obtained by the decoction of leaves from the Psychotria viridis with the bark and stalk of a shrub, the Banisteriopsis caapi. The first is rich in N-N-dimethyltryptamine (DMT), which has an important and well-known hallucinogenic effect due to its agonistic action in serotonin receptors, specifically 5-HT2A. On the other hand, β-carbolines present in B. caapi, particularly harmine and harmaline, are potent monoamine oxidase inhibitors (MAOi). In addition, the tetrahydroharmine (THH), also present in B. caapi, acts as mild selective serotonin reuptake inhibitor and a weak MAOi. This unique composition induces a number of affective, sensitive, perceptual and cognitive changes in individuals under the effect of Ayahuasca. On the other hand, there is growing interest in the Default Mode Network (DMN), which has been consistently observed in functional neuroimaging studies. The key components of this network include structures in the brain midline, as the anterior medial frontal cortex, ventral medial frontal cortex, posterior cingulate cortex, precuneus, and some regions within the inferior parietal lobe and middle temporal gyrus. It has been argued that DMN participate in tasks involving self-judgments, autobiographical memory retrieval, mental simulations, thinking in perspective, meditative states, and others. In general, these tasks require an internal focus of attention, hence the conclusion that the DMN is associated with introspective mental activity. Therefore, this study aimed to evaluate by functional magnetic resonance imaging (fMRI) changes in DMN caused via the ingestion of Ayahuasca by 10 healthy subjects while submitted to two fMRI protocols: a verbal fluency task and a resting state acquisition. In general, it was observed that Ayahuasca causes a reduction in the fMRI signal in central nodes of DMN, such as the anterior cingulate cortex, the medial prefrontal cortex, the posterior cingulate cortex, precuneus and inferior parietal lobe. Furthermore, changes in connectivity patterns of the DMN were observed, especially a decrease in the functional connectivity of the precuneus. Together, these findings indicate an association between the altered state of consciousness experienced by individuals under the effect of Ayahuasca, and changes in the stream of spontaneous thoughts leading to an increased introspective mental activity

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

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Aim: To assess if the intake of levodopa in patients with Parkinson’s Disease (PD) changes cerebral connectivity, as revealed by simultaneous recording of hemodynamic (functional MRI, or fMRI) and electric (electroencephalogram, EEG) signals. Particularly, we hypothesize that the strongest changes in FC will involve the motor network, which is the most impaired in PD. Methods: Eight patients with diagnosis of PD “probable”, therapy with levodopa exclusively, normal cognitive and affective status, were included. Exclusion criteria were: moderate-severe rest tremor, levodopa induced dyskinesia, evidence of gray or white matter abnormalities on structural MRI. Scalp EEG (64 channels) were acquired inside the scanner (1.5 Tesla) before and after the intake of levodopa. fMRI functional connectivity was computed from four regions of interest: right and left supplementary motor area (SMA) and right and left precentral gyrus (primary motor cortex). Weighted partial directed coherence (w-PDC) was computed in the inverse space after the removal of EEG gradient and cardioballistic artifacts. Results and discussion: fMRI group analysis shows that the intake of levodopa increases hemodynamic functional connectivity among the SMAs / primary motor cortex and: sensory-motor network itself, attention network and default mode network. w-PDC analysis shows that EEG connectivity among regions of the motor network has the tendency to decrease after the intake the levodopa; furthermore, regions belonging to the DMN have the tendency to increase their outflow toward the rest of the brain. These findings, even if in a small sample of patients, suggest that other resting state physiological functional networks, beyond the motor one, are affected in patients with PD. The behavioral and cognitive tasks corresponding to the affected networks could benefit from the intake of levodopa.

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The Default Mode Network (DMN) is a higher order functional neural network that displays activation during passive rest and deactivation during many types of cognitive tasks. Accordingly, the DMN is viewed to represent the neural correlate of internally-generated self-referential cognition. This hypothesis implies that the DMN requires the involvement of cognitive processes, like declarative memory. The present study thus examines the spatial and functional convergence of the DMN and the semantic memory system. Using an active block-design functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) paradigm and Independent Component Analysis (ICA), we trace the DMN and fMRI signal changes evoked by semantic, phonological and perceptual decision tasks upon visually-presented words. Our findings show less deactivation during semantic compared to the two non-semantic tasks for the entire DMN unit and within left-hemispheric DMN regions, i.e., the dorsal medial prefrontal cortex, the anterior cingulate cortex, the retrosplenial cortex, the angular gyrus, the middle temporal gyrus and the anterior temporal region, as well as the right cerebellum. These results demonstrate that well-known semantic regions are spatially and functionally involved in the DMN. The present study further supports the hypothesis of the DMN as an internal mentation system that involves declarative memory functions.

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The default-mode network (DMN) was shown to have aberrant blood oxygenation-level-dependent (BOLD) activity in major depressive disorder (MDD). While BOLD is a relative measure of neural activity, cerebral blood flow (CBF) is an absolute measure. Resting-state CBF alterations have been reported in MDD. However, the association of baseline CBF and CBF fluctuations is unclear in MDD. Therefore, the aim was to investigate the CBF within the DMN in MDD, applying a strictly data-driven approach. In 22 MDD patients and 22 matched healthy controls, CBF was acquired using arterial spin labeling (ASL) at rest. A concatenated independent component analysis was performed to identify the DMN within the ASL data. The perfusion of the DMN and its nodes was quantified and compared between groups. The DMN was identified in both groups with high spatial similarity. Absolute CBF values within the DMN were reduced in MDD patients (p<0.001). However, after controlling for whole-brain gray matter CBF and age, the group difference vanished. In patients, depression severity was correlated with reduced perfusion in the DMN in the posterior cingulate cortex and the right inferior parietal lobe. Hypoperfusion within the DMN in MDD is not specific to the DMN. Still, depression severity was linked to DMN node perfusion, supporting a role of the DMN in depression pathobiology. The finding has implications for the interpretation of BOLD functional magnetic resonance imaging data in MDD.

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INTRODUCTION: The cerebral resting state in schizophrenia is altered, as has been demonstrated separately by electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) resting state networks (RSNs). Previous simultaneous EEG/fMRI findings in healthy controls suggest that a consistent spatiotemporal coupling between neural oscillations (EEG frequency correlates) and RSN activity is necessary to organize cognitive processes optimally. We hypothesized that this coupling is disorganized in schizophrenia and related psychotic disorders, in particular regarding higher cognitive RSNs such as the default-mode (DMN) and left-working-memory network (LWMN). METHODS: Resting state was investigated in eleven patients with a schizophrenia spectrum disorder (n = 11) and matched healthy controls (n = 11) using simultaneous EEG/fMRI. The temporal association of each RSN to topographic spectral changes in the EEG was assessed by creating Covariance Maps. Group differences within, and group similarities across frequencies were estimated for the Covariance Maps. RESULTS: The coupling of EEG frequency bands to the DMN and the LWMN respectively, displayed significant similarities that were shifted towards lower EEG frequencies in patients compared to healthy controls. CONCLUSIONS: By combining EEG and fMRI, each measuring different properties of the same pathophysiology, an aberrant relationship between EEG frequencies and altered RSNs was observed in patients. RSNs of patients were related to lower EEG frequencies, indicating functional alterations of the spatiotemporal coupling. SIGNIFICANCE: The finding of a deviant and shifted coupling between RSNs and related EEG frequencies in patients with a schizophrenia spectrum disorder is significant, as it might indicate how failures in the processing of internal and external stimuli, as commonly seen during this symptomatology (i.e. thought disorders, hallucinations), arise.

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Background: The cerebral network that is active during rest and is deactivated during goal-oriented activity is called the default mode network (DMN). It appears to be involved in self-referential mental activity. Atypical functional connectivity in the DMN has been observed in schizophrenia. One hypothesis suggests that pathologically increased DMN connectivity in schizophrenia is linked with a main symptom of psychosis, namely, misattribution of thoughts. Methods: A resting-state pseudocontinuous arterial spin labeling (ASL) study was conducted to measure absolute cerebral blood flow (CBF) in 34 schizophrenia patients and 27 healthy controls. Using independent component analysis (ICA), the DMN was extracted from ASL data. Mean CBF and DMN connectivity were compared between groups using a 2-sample t test. Results: Schizophrenia patients showed decreased mean CBF in the frontal and temporal regions (P < .001). ICA demonstrated significantly increased DMN connectivity in the precuneus (x/y/z = -16/-64/38) in patients than in controls (P < .001). CBF was not elevated in the respective regions. DMN connectivity in the precuneus was significantly correlated with the Positive and Negative Syndrome Scale scores (P < .01). Conclusions: In schizophrenia patients, the posterior hub-which is considered the strongest part of the DMN-showed increased DMN connectivity. We hypothesize that this increase hinders the deactivation of the DMN and, thus, the translation of cognitive processes from an internal to an external focus. This might explain symptoms related to defective self-monitoring, such as auditory verbal hallucinations or ego disturbances.

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Recently, many studies about a network active during rest and deactivated during tasks emerged in the literature: the default mode network (DMN). Spatial and temporal DMN features are important markers for psychiatric diseases. Another prominent indicator of cognitive functioning, yielding information about the mental condition in health and disease, is working memory (WM) processing. In EEG studies, frontal-midline theta power has been shown to increase with load during WM retention in healthy subjects. From these findings, the conclusion can be drawn that an increase in resting state DMN activity may go along with an increase in theta power in high-load WM conditions. We followed this hypothesis in a study on 17 healthy subjects performing a visual Sternberg WM task. The DMN was obtained by a BOLD-ICA approach and its dynamics represented by the percent-strength during pre-stimulus periods. DMN dynamics were temporally correlated with EEG theta spectral power from retention intervals. This so-called covariance mapping yielded the spatial distribution of the theta EEG fluctuations associated with the dynamics of the DMN. In line with previous findings, theta power was increased at frontal-midline electrodes in high- versus low-load conditions during early WM retention. However, load-dependent correlations of DMN with theta power resulted in primarily positive correlations in low-load conditions, while during high-load conditions negative correlations of DMN activity and theta power were observed at frontal-midline electrodes. This DMN-dependent load effect reached significance during later retention. Our results show a complex and load-dependent interaction of pre-stimulus DMN activity and theta power during retention, varying over the course of the retention period. Since both, WM performance and DMN activity, are markers of mental health, our results could be important for further investigations of psychiatric populations.