Trial-by-trial coupling between EEG and BOLD identifies networks related to alpha and theta EEG power increases during working memory maintenance

Abstract

a b s t r a c t a r t i c l e i n f oPET and fMRI experiments have previously shown that several brain regions in the frontal and parietal lobe are involved in working memory maintenance. MEG and EEG experiments have shown parametric increases with load for oscillatory activity in posterior alpha and frontal theta power. In the current study we investigated whether the areas found with fMRI can be associated with these alpha and theta effects by measuring simultaneous EEG and fMRI during a modified Sternberg task This allowed us to correlate EEG at the single trial level with the fMRI BOLD signal by forming a regressor based on single trial alpha and theta power estimates. We observed a right posterior, parametric alpha power increase, which was functionally related to decreases in BOLD in the primary visual cortex and in the posterior part of the right middle temporal gyrus. We relate this finding to the inhibition of neuronal activity that may interfere with WM maintenance. An observed parametric increase in frontal theta power was correlated to a decrease in BOLD in regions that together form the default mode network. We did not observe correlations between oscillatory EEG phenomena and BOLD in the traditional WM areas. In conclusion, the study shows that simultaneous EEG-fMRI recordings can be successfully used to identify the emergence of functional networks in the brain during the execution of a cognitive task.

Right ear advantage for vocal communication in frogs results from both structural asymmetry and attention modulation

“…Furthermore, the power of delta oscillations is negatively related to sympathetic activity [45] which normally would be more active under acoustic stimulation [47]. Notably, the relative delta power in the music frog declines with time in the left mesencephalon, especially in response to HSA calls, consistent with the idea that active neural processing results in a decrease in low frequency EEG power and an increase in high frequency power [48,49]. These dynamics might reflect the fact that Babina females in the reproductive stage exhibit a high level of approach behavior when listening to HSA calls [36].…”

Individual Differences in Working Memory Performance: «overload» Effect

“…Связь работы гиппокампа и тета-активности, регистрируемой с повер-хности коры, наблюдалась в экспериментах и ранее [30]. В отдельных ис-следованиях показана активация левой префронтальной коры, в том чис-ле inferior frontal gyrus (IFG) и зоны Брока, при вовлечении управляющих функций в решение вербальных задач [26,32,37]. Так, в нейровизуализа-ционном эксперименте с параллельной регистрацией ЭЭГ Scheeringa et al [32] показан эффект роста активации левой IFG и увеличение мощности тета-ритма по мере добавления нагрузки на РП.…”

“…В отдельных ис-следованиях показана активация левой префронтальной коры, в том чис-ле inferior frontal gyrus (IFG) и зоны Брока, при вовлечении управляющих функций в решение вербальных задач [26,32,37]. Так, в нейровизуализа-ционном эксперименте с параллельной регистрацией ЭЭГ Scheeringa et al [32] показан эффект роста активации левой IFG и увеличение мощности тета-ритма по мере добавления нагрузки на РП. Схожий паттерн актива-ции получен Chee & Choo [8] при сравнении запоминания с манипуля-цией вербальными стимулами и запоминания в исходном виде.…”

“…2015 № 10 (129) 23 внимания и РП [1, 21, 27, 31]. Гипотеза о связи FMT с активацией перед-ней области поясной извилины, деятельность которой сопровождает про-цессы памяти, внимания и его нарушения, была неоднократно подтвер-ждена как в ЭЭГ-исследованиях [6, 7, 14,15], так и в работах, опираю-щихся на техники нейровизуализации [24,32, 36]. Одним из ключевых вопросов остается поиск электрофизиологиче-ских коррелят функционирования РП в разрезе индивидуальных особен-ностей ее продуктивности.…”

“…Гипотеза о связи FMT с активацией перед-ней области поясной извилины, деятельность которой сопровождает про-цессы памяти, внимания и его нарушения, была неоднократно подтвер-ждена как в ЭЭГ-исследованиях [6,7,14,15], так и в работах, опираю-щихся на техники нейровизуализации [24,32,36].…”