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Formulation of Mindfulness States as a Network Optimization Problem and an Attempt to Identify Key Brain Pathways Using Digital Annealer Formulation des états de pleine conscience en tant que problème d'optimisation du réseau et tentative d'identification des voies cérébrales clés à l'aide de Digital Annealer

Haruka NAKAMURA, Yoshimasa TAWATSUJI, Tatsunori MATSUI, Makoto NAKAMURA, Koichi KIMURA, Hisanori FUJISAWA

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Résumé:

Bien que des pratiques d’intervention comme la méditation de pleine conscience se soient révélées efficaces dans le traitement de la psychose, le mécanisme de propagation de l’information dans le cerveau n’est pas clair. Dans cette étude, nous avons formulé un problème d'optimisation de réseau et recherché la solution optimale à l'aide de Digital Annealer développé par Fujitsu Ltd. Celui-ci s'inspire de l'informatique quantique et est efficace pour résoudre des problèmes d'optimisation combinatoire à grande échelle afin de trouver la voie de propagation de l'information dans le cerveau. qui contribue à la réalisation de la pleine conscience. Plus précisément, nous avons défini l’état optimal du réseau comme l’état du réseau cérébral considéré comme associé à l’état de pleine conscience. Nous avons formulé le problème en deux problèmes d'optimisation du réseau – le problème de couverture minimale des sommets et le problème de flux maximum – pour rechercher la voie de propagation de l'information qui est importante pour réaliser l'état. Dans le problème de la couverture minimale des sommets, nous avons cherché à identifier les régions du cerveau qui sont importantes pour la réalisation de l'état de pleine conscience, et avons identifié huit régions, dont quatre qui ont été suggérées comme étant cohérentes avec les études précédentes. Nous avons formulé le problème comme un problème de flux maximum pour identifier les voies de propagation de l'information dans le cerveau qui contribuent à l'activation de ces quatre régions identifiées. En conséquence, environ 30 % des connexions dans la structure du réseau cérébral de cette étude ont été identifiées, et la voie présentant le débit le plus élevé a été considérée pour caractériser la régulation ascendante des émotions pendant la pleine conscience. Les résultats de cette étude pourraient être utiles pour des interventions plus directes dans le contexte de la pleine conscience, qui sont étudiées par le neurofeedback et d'autres méthodes. En effet, les études existantes n’ont pas clarifié les voies de propagation de l’information qui contribuent à la réalisation des états du réseau cérébral qui caractérisent les états de pleine conscience. En outre, cette approche peut être utile comme méthodologie pour identifier les voies de propagation de l'information dans le cerveau qui contribuent à la réalisation d'activités cognitives humaines d'ordre supérieur, telles que la pleine conscience, au sein de réseaux cérébraux à grande échelle.

Publication
IEICE TRANSACTIONS on Information Vol.E105-D No.11 pp.1969-1983
Date de publication
2022/11/01
Publicisé
2022/08/08
ISSN en ligne
1745-1361
DOI
10.1587/transinf.2021EDP7228
Type de manuscrit
PAPER
Catégories
Biocybernétique, Neuroinformatique

Auteurs

Haruka NAKAMURA
  Waseda University
Yoshimasa TAWATSUJI
  Waseda University
Tatsunori MATSUI
  Waseda University
Makoto NAKAMURA
  FUJITSU LABORATORIES LTD.
Koichi KIMURA
  FUJITSU LABORATORIES LTD.
Hisanori FUJISAWA
  FUJITSU LABORATORIES LTD.

Mots-clés

Table des matières