Cardiovascular effects of short term exposure to electric and magnetic fields of electricity power transmission

In the electrical industry the 50 Hz electric and magnetic fields are often higher than in the average working environment. The electric and magnetic fields can be studied by measuring or by calculatingthe fields in the environment. For example, the electric field under a 400 kV power line is 1 to 10 kV/m, and the magnetic flux density is 1 to 15 µT. Electricand magnetic fields of a power line induce a weak electric field and electric currents in the exposed body. The average current density in a human being standing under a 400 kV line is 1 to 2 mA/m2. The aim of this study is to find out thepossible effects of short term exposure to electric and magnetic fields of electricity power transmission on workers' health, in particular the cardiovascular effects. The study consists of two parts; Experiment I: influence on extrasystoles, and Experiment II: influence on heart rate. In Experiment I two groups, 26 voluntary men (Group 1) and 27 transmission-line workers (Group 2), were measured. Their electrocardiogram (ECG) was recorded with an ambulatory recorder both in and outside the field. In Group 1 the fields were 1.7 to 4.9 kV/m and 1.1 to 7.1 pT; in Group 2 they were 0.1 to 10.2 kV/m and 1.0 to 15.4 pT. In the ECG analysis the only significant observation was a decrease in the heart rate after field exposure (Group 1). The drop cannot be explained with the first measuring method. Therefore Experiment II was carried out. In Experiment II two groups were used; Group 1 (26 male volunteers) were measured in real field exposure, Group 2 (15 male volunteers) in "sham" fields. The subjects of Group 1 spent 1 h outside the field, then 1 h in the field under a 400 kV transmission line, and then again 1 h outside the field. Under the 400 kV linethe field strength varied from 3.5 to 4.3 kV/m, and from 1.4 to 6.6 pT. Group 2spent the entire test period (3 h) in a 33 kV outdoor testing station in a "sham" field. ECG, blood pressure, and electroencephalogram (EEG) were measured by ambulatory methods. Before and after the field exposure, the subjects performed some cardiovascular autonomic function tests. The analysis of the results (Experiments I and II) showed that extrasystoles or arrythmias were as frequent in the field (below 4 kV/m and 4 pT) as outside it. In Experiment II there was no decrease detected in the heart rate, and the systolic and diastolic blood pressure stayed nearly the same. No health effects were found in this study.

Diferencias en la dimensionalidad electroencefalograma entre vigilia y sueño profundo

Differences in dimensionality of electroencephalogram during awake and deeper sleep stages. The nonlinear dynamical systems theory provides some tools for the analysis of electroencephalogram (EEG) at different sleep stages. Its use could allow the automatic monitoring of the states of the sleep and it would also contribute an explanatory level of the differences between stages. The goal of the present paper is to address this type of analysis, focusing on the most different stages. Estimations of dimensionality were compared when six subjects were awake and in a deep sleep stage. Greater dimensionality involves more complexity because the system receives more external influences. If this dimensionality is maximum, we can consider that the time series is a noisy one. A smaller dimensionality involves lower complexity because the system receives fewer inputs. We hypothesized that we would find greater dimensionality when subjects were awake than in a deep sleep stage. Results show a noisy time series during the awake stage, whereas in the sleep stage, dimensionality is smaller, confirming our hypothesis. This result is similar to the findings reached previously by other authors.

Eliminació d'artefactes en EGG mitjançant l'ús de la Multivariate Empirical Mode Decomposition

La tècnica de l’electroencefalograma (EEG) és una de les tècniques més utilitzades per estudiar el cervell. En aquesta tècnica s’enregistren els senyals elèctrics que es produeixen en el còrtex humà a través d’elèctrodes col•locats al cap. Aquesta tècnica, però, presenta algunes limitacions a l’hora de realitzar els enregistraments, la principal limitació es coneix com a artefactes, que són senyals indesitjats que es mesclen amb els senyals EEG. L’objectiu d’aquest treball de final de màster és presentar tres nous mètodes de neteja d’artefactes que poden ser aplicats en EEG. Aquests estan basats en l’aplicació de la Multivariate Empirical Mode Decomposition, que és una nova tècnica utilitzada per al processament de senyal. Els mètodes de neteja proposats s’apliquen a dades EEG simulades que contenen artefactes (pestanyeigs), i un cop s’han aplicat els procediments de neteja es comparen amb dades EEG que no tenen pestanyeigs, per comprovar quina millora presenten. Posteriorment, dos dels tres mètodes de neteja proposats s’apliquen sobre dades EEG reals. Les conclusions que s’han extret del treball són que dos dels nous procediments de neteja proposats es poden utilitzar per realitzar el preprocessament de dades reals per eliminar pestanyeigs.

Le sommeil des personnes atteintes de schizophrénie : résultats d’études par questionnaire, polysomnographie et analyse spectrale de l’EEG en sommeil paradoxal

Les personnes atteintes de schizophrénie peuvent présenter un sommeil anormal même lorsqu’elles sont stables cliniquement sous traitements pharmacologiques. Les études présentées dans cette thèse ont pour but de mesurer le sommeil afin de mieux comprendre les dysfonctions des mécanismes cérébraux pouvant être impliqués dans la physiopathologie de la schizophrénie. Les trois études présentées dans cette thèse rapportent des résultats sur le sommeil dans la schizophrénie à trois niveaux d’analyse chez trois groupes différents de patients. Le premier niveau est subjectif et décrit le sommeil à l’aide d’un questionnaire administré chez des personnes atteintes de schizophrénie cliniquement stables sous traitements pharmacologiques. Le deuxième niveau est objectif et évalue le sommeil par une méta-analyse des études polysomnographiques chez des patients atteints de schizophrénie ne recevant pas de traitement pharmacologique. Le troisième niveau est micro-structurel et utilise l’analyse spectrale de l’électroencéphalogramme (EEG) afin de caractériser le sommeil paradoxal de patients en premier épisode aigu de schizophrénie avant le début du traitement pharmacologique. La première étude montre que, lorsqu’évaluées par un questionnaire de sommeil, les personnes atteintes de schizophrénie cliniquement stables sous traitements pharmacologiques rapportent prendre plus de temps à s’endormir, se coucher plus tôt et se lever plus tard, passer plus de temps au lit et faire plus de siestes comparativement aux participants sains. Aussi, tout comme les participants sains, les personnes atteintes de schizophrénie rapportent un nombre normal d’éveils nocturnes, se disent normalement satisfaites de leur sommeil et se sentent normalement reposées au réveil. La deuxième étude révèle qu’objectivement, lorsque les études polysomnographiques effectuées chez des patients non traités sont soumises à une méta-analyse, les personnes atteintes de schizophrénie montrent une augmentation du délai d’endormissement, une diminution du temps total en sommeil, une diminution de l’efficacité du sommeil et une augmentation de la durée des éveils nocturnes comparativement aux participants sains. Les patients en arrêt aigu de traitement ont des désordres plus sévères au niveau de ces variables que les patients jamais traités. Seulement les patients jamais traités ont une diminution du pourcentage de stade 2 comparativement aux participants sains. La méta-analyse ne révèle pas de différence significative entre les groupes en ce qui concerne le sommeil lent profond et le sommeil paradoxal. La troisième étude, portant sur l’analyse spectrale de l’EEG en sommeil paradoxal, montre une diminution de l’amplitude relative de la bande de fréquence alpha dans les régions frontales, centrales et temporales et montre une augmentation de l’amplitude relative de la bande de fréquence bêta2 dans la région occipitale chez les personnes en premier épisode de schizophrénie jamais traitées comparativement aux participants sains. L’activité alpha absolue est positivement corrélée aux symptômes négatifs dans les régions frontales, centrales et temporales et négativement corrélée aux symptômes positifs dans la région occipitale. L’activité beta2 absolue ne montre pas de corrélation significative avec les symptômes positifs et négatifs de la schizophrénie. Ces résultats sont discutés suivant la possibilité que des dysfonctions au niveau des mécanismes de la vigilance seraient impliquées dans la physiopathologie de la schizophrénie.

Le développement visuel et cognitif chez les enfants nés à terme ou prématurément

Au cours des 25 dernières années, les recherches sur le développement visuel chez l’humain à l’aide de l’électrophysiologie cérébrale et des potentiels évoqués visuels (PEV) ont permis d’explorer plusieurs fonctions associées au cortex visuel. Néanmoins, le développement de certaines d’entre elles (p. ex. segmentation des textures), tout comme les effets de la prématurité sur celles-ci, sont des aspects qui nécessitent d’être davantage étudiés. Par ailleurs, compte tenu de l’importance de la vision dans le développement de certaines fonctions cognitives (p. ex. lecture, visuomotricité), de plus en plus de recherches s’intéressent aux relations entre la vision et la cognition. Les objectifs généraux de la présente thèse étaient d’étudier le développement visuel chez les enfants nés à terme et nés prématurément à l’aide de l’électrophysiologie, puis de documenter les impacts de la prématurité sur le développement visuel et cognitif. Deux études ont été réalisées. La première visait à examiner, chez des enfants nés prématurément, le développement des voies visuelles primaires durant la première année de vie et en début de scolarisation, ainsi qu’à documenter leur profil cognitif et comportemental. À l’aide d’un devis semi-longitudinal, dix enfants nés prématurément ont été évalués à l’âge de six mois (âge corrigé) et à 7-8 ans en utilisant des PEV, et des épreuves cognitives et comportementales à l’âge scolaire. Leurs résultats ont été comparés à ceux de 10 enfants nés à terme appariés pour l’âge. À six mois, aucune différence de latence ou d’amplitude des ondes N1 et P1 n’a été trouvée entre les groupes. À l’âge scolaire, les enfants nés prématurément montraient, comparativement aux enfants nés à terme, une plus grande amplitude de N1 dans la condition P-préférentielle et dans celle co-stimulant les voies M et P, et de P1 (tendance) dans la condition M-préférentielle. Aucune différence n’a été trouvée entre les groupes aux mesures cognitives et comportementales. Ces résultats suggèrent qu’une naissance prématurée exerce un impact sur le développement des voies visuelles centrales. L’objectif de la seconde étude était de documenter le développement des processus de segmentation visuelle des textures durant la petite enfance chez des enfants nés à terme et nés prématurément à l’aide des PEV et d’un devis transversal. Quarante-cinq enfants nés à terme et 43 enfants nés prématurément ont été évalués à 12, 24 ou 36 mois (âge corrigé pour les prématurés à 12 et 24 mois). Les résultats indiquaient une diminution significative de la latence de la composante N2 entre 12 et 36 mois en réponse à l’orientation, à la texture et à la segmentation des textures, ainsi qu’une diminution significative d’amplitude pour l’orientation entre 12 et 24 mois, et pour la texture entre 12 et 24 mois, et 12 et 36 mois. Les comparaisons entre les enfants nés à terme et ceux nés prématurément démontraient une amplitude de N2 réduite chez ces derniers à 12 mois pour l’orientation et la texture. Bien que ces différences ne fussent plus apparentes à 24 mois, nos résultats semblent refléter un délai de maturation des processus visuel de bas et de plus haut niveau chez les enfants nés prématurément, du moins, pendant la petite enfance. En conclusion, nos résultats indiquent que la prématurité, même sans atteinte neurologique importante, altère le développement des fonctions visuelles à certaines périodes du développement et mettent en évidence l’importance d’en investiguer davantage les impacts (p. ex. cognitifs, comportementaux, scolaires) à moyen et long-terme.

L'impact du vieillissement neuroanatomique sur les ondes lentes du sommeil

Les ondes lentes (OL) sur l’électroencéphalogramme caractérisent le sommeil dit lent. Leur production dépend de la synchronisation de l’activité neuronale dans un large réseau néocortical. Les OL présentent d’importants changements au cours du vieillissement, et ce, dès le milieu de l’âge adulte. L’objectif de ce mémoire est d’évaluer la contribution de l’amincissement cortical dans les modifications des caractéristiques des OL durant l’âge adulte. Notre étude montre que la densité (nb/min) et l’amplitude (µV) des OL est liée à l’épaisseur de plusieurs régions du cortex chez des sujets jeunes et âgés. Toutefois, la pente des OL (µV/s) n’a pas semblé en relation avec la neuroanatomie. Des analyses de médiation montrent que la diminution de la densité des OL chez les personnes âgés s’explique par l’amincissement de gyri frontaux et temporaux, alors que les effets de l’âge sur l’amplitude des OL s’expliquent par l’amincissement d’un ensemble plus grand de régions corticales.

Surveillance non invasive de la réponse neuroimmunitaire fœtale à l’infection

Introduction. In utero, l’infection des membranes maternelles et fœtales, la chorioamniotite, passe souvent inaperçue et, en particulier lorsque associée à une acidémie, due à l’occlusion du cordon ombilical (OCO), comme il se produirait au cours du travail, peut entrainer des lésions cérébrales et avoir des répercussions neurologiques péri - et postnatales à long terme chez le fœtus. Il n'existe actuellement aucun moyen de détecter précocement ces conditions pathologiques in utéro afin de prévenir ou de limiter ces atteintes. Hypothèses. 1)l’électroencéphalogramme (EEG) fœtal obtenu du scalp fœtal pourrait servir d’outil auxiliaire à la surveillance électronique fœtale du rythme cardiaque fœtal (RCF) pour la détection précoce d'acidémie fœtale et d'agression neurologique; 2) la fréquence d’échantillonnage de l’ECG fœtal (ECGf) a un impact important sur le monitoring continu de la Variabilité du Rythme Cardiaque (VRCf) dans la prédiction de l’acidémie fœtale ; 3) les patrons de la corrélation de la VRCf aux cytokines pro-inflammatoires refléteront les états de réponses spontanées versus inflammatoires de la Voie Cholinergique Anti-inflammatoire (VCA); 4) grâce au développement d’un modèle de prédictions mathématiques, la prédiction du pH et de l’excès de base (EB) à la naissance sera possible avec seulement une heure de monitoring d’ECGf. Méthodes. Dans une série d’études fondamentales et cliniques, en utilisant respectivement le mouton et une cohorte de femmes en travail comme modèle expérimental et clinique , nous avons modélisé 1) une situation d’hypoxie cérébrale résultant de séquences d’occlusion du cordon ombilical de sévérité croissante jusqu’à atteindre un pH critique limite de 7.00 comme méthode expérimentale analogue au travail humain pour tester les première et deuxième hypothèses 2) un inflammation fœtale modérée en administrant le LPS à une autre cohorte animale pour vérifier la troisième hypothèse et 3) un modèle mathématique de prédictions à partir de paramètres et mesures validés cliniquement qui permettraient de déterminer les facteurs de prédiction d’une détresse fœtale pour tester la dernière hypothèse. Résultats. Les séries d’OCO répétitives se sont soldés par une acidose marquée (pH artériel 7.35±0.01 à 7.00±0.01), une diminution des amplitudes à l'électroencéphalogramme( EEG) synchronisé avec les décélérations du RCF induites par les OCO accompagnées d'une baisse pathologique de la pression artérielle (PA) et une augmentation marquée de VRCf avec hypoxie-acidémie aggravante à 1000 Hz, mais pas à 4 Hz, fréquence d’échantillonnage utilisée en clinique. L’administration du LPS entraîne une inflammation systémique chez le fœtus avec les IL-6 atteignant un pic 3 h après et des modifications de la VRCf retraçant précisément ce profil temporel des cytokines. En clinique, avec nos cohortes originale et de validation, un modèle statistique basée sur une matrice de 103 mesures de VRCf (R2 = 0,90, P < 0,001) permettent de prédire le pH mais pas l’EB, avec une heure d’enregistrement du RCF avant la poussée. Conclusions. La diminution de l'amplitude à l'EEG suggère un mécanisme d'arrêt adaptatif neuroprotecteur du cerveau et suggère que l'EEG fœtal puisse être un complément utile à la surveillance du RCF pendant le travail à haut risque chez la femme. La VRCf étant capable de détecter une hypoxie-acidémie aggravante tôt chez le fœtus à 1000Hz vs 4 Hz évoque qu’un mode d'acquisition d’ECG fœtal plus sensible pourrait constituer une solution. Des profils distinctifs de mesures de la VRCf, identifiés en corrélation avec les niveaux de l'inflammation, ouvre une nouvelle voie pour caractériser le profil inflammatoire de la réponse fœtale à l’infection. En clinique, un monitoring de chevet de prédiction du pH et EB à la naissance, à partir de mesures de VRCf permettrait des interprétations visuelles plus explicites pour des prises de décision plus exactes en obstétrique au cours du travail.

Evaluación de la pertinencia en la solicitud del electroencefalograma en la Fundación Cardio Infantil IC

Introducción: En este estudio se realiza un análisis sobre la pertinencia en la solicitud del electroencefalograma (EEG), por parte de las diferentes especialidades médicas en la Fundación Cardio-Infantil-IC. Objetivos: Determinar la pertinencia de la solicitud de electroencefalogramas en la Fundación Cardio-Infantil IC, en el período de tiempo comprendido entre enero de 2008 a septiembre de 2008. Cuantificar que cantidad de médicos se adhiere a las guías basadas en la evidencia para la solicitud del electroencefalograma Metodología: Estudio retrospectivo, descriptivo de corte transversal, toma como muestra los electroencefalogramas realizados en el período comprendido entre enero de 2008 a septiembre de 2008, en la Fundación Cardio Infantil- IC. Se analizaron 1211 electroencefalogramas. Resultados: Se encontró que la pertinencia en la solicitud de electroencefalogramas es mayor en el servicio de neurología, con un 95.2%, seguido de las especialidades médicas con una pertinencia del 90.5%, neuropediatría 90.2%, especialidades quirúrgicas 77.2% y medicina general con un 55.4% de solicitudes pertinentes. Discusión: El uso racional de las pruebas diagnósticas es un tema bien documentado en la literatura, con este estudio se observó que la solicitud de EEG en la institución tiene un sustento apropiado, siguiendo las indicaciones de las guías médicas basadas en la evidencia; Sin embargo, es necesario continuar con la realización de estudios y estrategias que garanticen una formación continúa de los diferentes profesionales, para mejorar la adherencia a las recomendaciones de la literatura no sólo para la solicitud de electroencefalogramas, sino también de otras pruebas diagnósticas, garantizando una atención más segura, pertinente y costo efectiva.

Simulating global properties of electroencephalograms with minimal random neural networks

The human electroencephalogram (EEG) is globally characterized by a 1/f power spectrum superimposed with certain peaks, whereby the "alpha peak" in a frequency range of 8-14 Hz is the most prominent one for relaxed states of wakefulness. We present simulations of a minimal dynamical network model of leaky integrator neurons attached to the nodes of an evolving directed and weighted random graph (an Erdos-Renyi graph). We derive a model of the dendritic field potential (DFP) for the neurons leading to a simulated EEG that describes the global activity of the network. Depending on the network size, we find an oscillatory transition of the simulated EEG when the network reaches a critical connectivity. This transition, indicated by a suitably defined order parameter, is reflected by a sudden change of the network's topology when super-cycles are formed from merging isolated loops. After the oscillatory transition, the power spectra of simulated EEG time series exhibit a 1/f continuum superimposed with certain peaks. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Single-trial event-related potential analysis for brain-computer interfaces

Abstract. Different types of mental activity are utilised as an input in Brain-Computer Interface (BCI) systems. One such activity type is based on Event-Related Potentials (ERPs). The characteristics of ERPs are not visible in single-trials, thus averaging over a number of trials is necessary before the signals become usable. An improvement in ERP-based BCI operation and system usability could be obtained if the use of single-trial ERP data was possible. The method of Independent Component Analysis (ICA) can be utilised to separate single-trial recordings of ERP data into components that correspond to ERP characteristics, background electroencephalogram (EEG) activity and other components with non- cerebral origin. Choice of specific components and their use to reconstruct “denoised” single-trial data could improve the signal quality, thus allowing the successful use of single-trial data without the need for averaging. This paper assesses single-trial ERP signals reconstructed using a selection of estimated components from the application of ICA on the raw ERP data. Signal improvement is measured using Contrast-To-Noise measures. It was found that such analysis improves the signal quality in all single-trials.

Rejoinder to 'Performance of different synchronisation measures in real data: A case study on electroencephalograhic signals

We agree with Duckrow and Albano [Phys. Rev. E 67, 063901 (2003)] and Quian Quiroga et al. [Phys. Rev. E 67, 063902 (2003)] that mutual information (MI) is a useful measure of dependence for electroencephalogram (EEG) data, but we show that the improvement seen in the performance of MI on extracting dependence trends from EEG is more dependent on the type of MI estimator rather than any embedding technique used. In an independent study we conducted in search for an optimal MI estimator, and in particular for EEG applications, we examined the performance of a number of MI estimators on the data set used by Quian Quiroga et al. in their original study, where the performance of different dependence measures on real data was investigated [Phys. Rev. E 65, 041903 (2002)]. We show that for EEG applications the best performance among the investigated estimators is achieved by k-nearest neighbors, which supports the conjecture by Quian Quiroga et al. in Phys. Rev. E 67, 063902 (2003) that the nearest neighbor estimator is the most precise method for estimating MI.

Comment on "Performance of different synchronization measures in real data: A case study on electroencephalographic signals"

We agree with Duckrow and Albano [Phys. Rev. E 67, 063901 (2003)] and Quian Quiroga [Phys. Rev. E 67, 063902 (2003)] that mutual information (MI) is a useful measure of dependence for electroencephalogram (EEG) data, but we show that the improvement seen in the performance of MI on extracting dependence trends from EEG is more dependent on the type of MI estimator rather than any embedding technique used. In an independent study we conducted in search for an optimal MI estimator, and in particular for EEG applications, we examined the performance of a number of MI estimators on the data set used by Quian Quiroga in their original study, where the performance of different dependence measures on real data was investigated [Phys. Rev. E 65, 041903 (2002)]. We show that for EEG applications the best performance among the investigated estimators is achieved by k-nearest neighbors, which supports the conjecture by Quian Quiroga in Phys. Rev. E 67, 063902 (2003) that the nearest neighbor estimator is the most precise method for estimating MI.

A mesoscopic modelling approach to anaesthetic action on brain electrical activity

Relating the measurable, large scale, effects of anaesthetic agents to their molecular and cellular targets of action is necessary to better understand the principles by which they affect behavior, as well as enabling the design and evaluation of more effective agents and the better clinical monitoring of existing and future drugs. Volatile and intravenous general anaesthetic agents (GAs) are now known to exert their effects on a variety of protein targets, the most important of which seem to be the neuronal ion channels. It is hence unlikely that anaesthetic effect is the result of a unitary mechanism at the single cell level. However, by altering the behavior of ion channels GAs are believed to change the overall dynamics of distributed networks of neurons. This disruption of regular network activity can be hypothesized to cause the hypnotic and analgesic effects of GAs and may well present more stereotypical characteristics than its underlying microscopic causes. Nevertheless, there have been surprisingly few theories that have attempted to integrate, in a quantitative manner, the empirically well documented alterations in neuronal ion channel behavior with the corresponding macroscopic effects. Here we outline one such approach, and show that a range of well documented effects of anaesthetics on the electroencephalogram (EEG) may be putatively accounted for. In particular we parameterize, on the basis of detailed empirical data, the effects of halogenated volatile ethers (a clinically widely used class of general anaesthetic agent). The resulting model is able to provisionally account for a range of anaesthetically induced EEG phenomena that include EEG slowing, biphasic changes in EEG power, and the dose dependent appearance of anomalous ictal activity, as well as providing a basis for novel approaches to monitoring brain function in both health and disease.

Metabifurcation analysis of a mean field model of the cortex

Mean field models (MFMs) of cortical tissue incorporate salient, average features of neural masses in order to model activity at the population level, thereby linking microscopic physiology to macroscopic observations, e.g., with the electroencephalogram (EEG). One of the common aspects of MFM descriptions is the presence of a high-dimensional parameter space capturing neurobiological attributes deemed relevant to the brain dynamics of interest. We study the physiological parameter space of a MFM of electrocortical activity and discover robust correlations between physiological attributes of the model cortex and its dynamical features. These correlations are revealed by the study of bifurcation plots, which show that the model responses to changes in inhibition belong to two archetypal categories or “families”. After investigating and characterizing them in depth, we discuss their essential differences in terms of four important aspects: power responses with respect to the modeled action of anesthetics, reaction to exogenous stimuli such as thalamic input, and distributions of model parameters and oscillatory repertoires when inhibition is enhanced. Furthermore, while the complexity of sustained periodic orbits differs significantly between families, we are able to show how metamorphoses between the families can be brought about by exogenous stimuli. We here unveil links between measurable physiological attributes of the brain and dynamical patterns that are not accessible by linear methods. They instead emerge when the nonlinear structure of parameter space is partitioned according to bifurcation responses. We call this general method “metabifurcation analysis”. The partitioning cannot be achieved by the investigation of only a small number of parameter sets and is instead the result of an automated bifurcation analysis of a representative sample of 73,454 physiologically admissible parameter sets. Our approach generalizes straightforwardly and is well suited to probing the dynamics of other models with large and complex parameter spaces.

Towards a model-based integration of co-registered electroencephalography/functional magnetic resonance imaging data with realistic neural population meshes

Brain activity can be measured with several non-invasive neuroimaging modalities, but each modality has inherent limitations with respect to resolution, contrast and interpretability. It is hoped that multimodal integration will address these limitations by using the complementary features of already available data. However, purely statistical integration can prove problematic owing to the disparate signal sources. As an alternative, we propose here an advanced neural population model implemented on an anatomically sound cortical mesh with freely adjustable connectivity, which features proper signal expression through a realistic head model for the electroencephalogram (EEG), as well as a haemodynamic model for functional magnetic resonance imaging based on blood oxygen level dependent contrast (fMRI BOLD). It hence allows simultaneous and realistic predictions of EEG and fMRI BOLD from the same underlying model of neural activity. As proof of principle, we investigate here the influence on simulated brain activity of strengthening visual connectivity. In the future we plan to fit multimodal data with this neural population model. This promises novel, model-based insights into the brain's activity in sleep, rest and task conditions.