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Neural mass modeling for the masses: Democratizing access to whole-brain biophysical modeling with FastDMF
Indexado
WoS WOS:001382687200004
DOI 10.1162/NETN_A_00410
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Different whole-brain computational models have been recently developed to investigate hypotheses related to brain mechanisms. Among these, the Dynamic Mean Field (DMF) model is particularly attractive, combining a biophysically realistic model that is scaled up via a mean-field approach and multimodal imaging data. However, an important barrier to the widespread usage of the DMF model is that current implementations are computationally expensive, supporting only simulations on brain parcellations that consider less than 100 brain regions. Here, we introduce an efficient and accessible implementation of the DMF model: the FastDMF. By leveraging analytical and numerical advances-including a novel estimation of the feedback inhibition control parameter and a Bayesian optimization algorithm-the FastDMF circumvents various computational bottlenecks of previous implementations, improving interpretability, performance, and memory use. Furthermore, these advances allow the FastDMF to increase the number of simulated regions by one order of magnitude, as confirmed by the good fit to fMRI data parcellated at 90 and 1,000 regions. These advances open the way to the widespread use of biophysically grounded whole-brain models for investigating the interplay between anatomy, function, and brain dynamics and to identify mechanistic explanations of recent results obtained from fine-grained neuroimaging recordings.

Revista



Revista ISSN
2472-1751

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Disciplinas de Investigación



WOS
Neurosciences
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Herzog, Ruben Hombre Sorbonne Univ - Francia
2 Mediano, Pedro A. M. - Imperial Coll London - Reino Unido
UNIV CAMBRIDGE - Reino Unido
3 Rosas, Fernando E. - Univ Sussex - Reino Unido
Imperial Coll London - Reino Unido
UNIV OXFORD - Reino Unido
UNIV CAMBRIDGE - Reino Unido
4 Luppi, Andrea I. - UNIV OXFORD - Reino Unido
UNIV CAMBRIDGE - Reino Unido
5 Sanz-Perl, Yonatan - UNIV BUENOS AIRES - Argentina
Univ San Andres - Argentina
Inst Cerveau & Moelle Epiniere ICM - Francia
Inst Catalana Rec & Estudis Avancats ICREA - España
6 Tagliazucchi, Enzo - UNIV BUENOS AIRES - Argentina
Universidad Adolfo Ibáñez - Chile
7 Kringelbach, Morten Hombre UNIV OXFORD - Reino Unido
Aarhus Univ - Dinamarca
8 Cofre, Rodrigo - Paris Saclay Univ - Francia
9 Deco, Gustavo Hombre Inst Catalana Rec & Estudis Avancats ICREA - España
Univ Pompeu Fabra - España

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Financiamiento



Fuente
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
HORIZON EUROPE European Research Council
Fernando Rosas, Ad Astra Chandaria Foundation

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Agradecimientos



Agradecimiento
Ruben Herzog, Agencia Nacional de Investigacion y Desarrollo (https://dx.doi.org/10.13039/501100020884), Award ID: PFCHA/Doctorado Nacional/2018-21180428. Fernando Rosas, Ad Astra Chandaria Foundation (https://dx.doi.org/10.13039/501100022772). Gustavo Deco, HORIZON EUROPE European Research Council (https://dx.doi.org/10.13039/100019180),Award ID: 101071900.

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