以腦電波跨頻跨腦區相位耦合探究大腦的認知控制功能並預測非侵入性腦刺激參數(2/2)

本計畫使用計畫主持人2021年科技部未來科技獎的得獎技術「以全息希爾伯特跨頻跨腦區相位耦合預測非侵入性腦刺激參數」為核心，將該技術應用於探討大腦認知控制功能的神經振盪（neural oscillations）機制。認知控制指的是大腦允許信息處理和行為根據當前目標隨時適應變化的過程，包括工作記憶、注意力網絡、抑制控制等基礎認知歷程，也含括了推理、問題解決、計畫等高階的認知過程。過去二十年來的研究逐漸顯示出大腦振盪（brain oscillations）機制在認知控制背後的重要性。然而，根基於特定基底函數線性組合的傳統傅立葉分析或者小波分析並不足以解析認知控制運作過程產生的腦訊號中的大量非線性現象。全息希爾伯特頻譜分析（Holo-Hilbert Spectral Analysis; HHSA）是一種能有效解析訊號中非線性特徵的分析方法，而全息希爾伯特跨頻跨腦區相位耦合（Holo-Hilbert cross-frequency phase clustering; HHCFPC）則將HHSA延伸至可以量化神經振盪的腦區內以及腦區間的跨頻耦合(intra-/inter-areal cross-frequency coupling)。本計畫將以HHSA以及HHCFPC有系統地探討認知控制的神經振盪機制。此外，本計畫亦將以HHSA以及HHCFPC所顯示的非線性特徵為基礎，建立非侵入性腦刺激（Non-invasive brain stimulation, NIBS）的參數，以達到高效率的調節作用。相對於傳統的非侵入性腦刺激，這種由HHSA/HHCFPC所引導的非侵入性腦刺激技術將有效提高NIBS的效率，並能考慮到個體差異而達到「個人化精準腦刺激」的目標。