Dinamiche spazio-temporali delle oscillazioni corticali: analisi fisica di onde, modi collettivi e metastabilità nella dinamica neurale

Le oscillazioni nell'attività neurale della corteccia cerebrale rappresentano un esempio di dinamica collettiva tipica dei sistemi complessi. Possono essere studiate mediante strumenti propri della fisica dei sistemi non lineari, della teoria delle onde e dell'analisi dei segnali. In questa tesi, partendo da registrazioni di Elettroencefalogramma (EEG) effettuate su 6 soggetti, inizialmente abbiamo analizzato l'organizzazione spazio-temporale delle oscillazioni di potenziale elettrico nella neocorteccia in stato di riposo. Successivamente, abbiamo descritto la risposta dell'attività neocorticale ad uno stimolo di campo elettrico indotto tramite Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS). Spazialmente, si trova che tale attività è organizzata in modi collettivi sull'intera scala del cervello, dei quali i primi tre sono molto simili tra loro e tra i soggetti, a meno di una rotazione. Temporalmente, l'attività neocorticale mostra una dinamica metastabile, cioè si manifesta come un alternarsi di periodi di dominanza di modi differenti. Infine si osserva che, in risposta allo stimolo, negli istanti immediatamente successivi ad esso, alcuni modi sono amplificati mentre altri soppressi.