La couleur a la capacité exceptionnelle de capter l'attention visuelle et est également capable d'améliorer les émotions positives, ce qui entraîne un impact significatif sur l'apprentissage et la mémoire humaine. Cependant, l'influence de la couleur sur la dynamique spatio-temporelle des réseaux de connectivité cérébrale au cours de l'apprentissage est restée inexplorée. Cette étude visait à proposer une approche analytique basée sur la décomposition temps-fréquence et l'analyse de microétats pour capturer les variations temporelles dans les réseaux de connectivité dirigés dynamiques en utilisant les signaux d'électroencéphalographie (EEG) pour étudier l'influence de la couleur visuelle sur la dynamique du réseau du cerveau au cours d'une tâche d'apprentissage. La transformée en ondelettes et l'indice de pente de phase ont été utilisés pour estimer les réseaux de connectivité dirigés dynamiques des signaux EEG. Les réseaux de connectivité dynamiques dirigés estimés ont ensuite été caractérisés à l'aide d'une analyse théorique de graphe. Les modèles récurrents de réseaux de connectivité dirigés dynamiques ont été classés à l'aide d'une analyse en grappes avant que la dynamique temporelle des réseaux de connectivité dirigés ne soit quantifiée à l'aide d'une analyse microétatique. Quarante-cinq participants en bonne santé ont participé à l'expérience, qui comprenait la mémorisation de matériel d'apprentissage présenté en trois couleurs différentes (achromatique, froid et chaud). Les résultats ont révélé que les réseaux de connectivité dirigés dynamiques pouvaient être regroupés en plusieurs états quasi-stables et la présence d'états cérébraux communs et uniques répétitifs à travers les bandes de fréquences dans des conditions individuelles. Une analyse conjointe de toutes les conditions a révélé que la dynamique temporelle (couverture, durée moyenne et probabilité de transition d'état) différait significativement entre les conditions achromatiques et colorées. Peu d'états cérébraux dynamiques étaient partagés entre les conditions et avaient tendance à rester dans des états cérébraux particuliers pendant une durée plus longue dans des bandes de fréquences spécifiques. Nos observations ont fourni la première preuve de la dynamique temporelle des réseaux de connectivité dirigés spécifiques à la fréquence dans le cerveau pendant les tâches d'apprentissage multimédia, c'est-à-dire une couverture accrue des interactions descendantes dans les bandes $ \theta $ et $ \alpha $ et une commutation entre les interactions descendantes et ascendantes (flux d'informations des régions antérieures aux régions postérieures et vice versa) dans la bande $ \alpha $ , dans des conditions colorées par rapport à celles des conditions achromatiques. Par conséquent, ces résultats suggèrent que plusieurs réseaux de connectivité dirigés spécifiques à la fréquence coopèrent pendant l'acquisition de connaissances et peuvent changer au fil du temps (d'un état à l'autre). Le cadre proposé capture la dynamique temporelle des réseaux de connectivité dirigée et fournit des implications pour le suivi et l'évaluation des processus émotionnels et cognitifs dans divers contextes.

El color tiene la capacidad excepcional de captar la atención visual y también es capaz de mejorar las emociones positivas, lo que tiene un impacto significativo en el aprendizaje y la memoria humanos. Sin embargo, la influencia del color en la dinámica espaciotemporal de las redes de conectividad cerebral durante el aprendizaje ha permanecido inexplorada. Este estudio tuvo como objetivo proponer un enfoque analítico basado en la descomposición de tiempo-frecuencia y el análisis de microestados para capturar variaciones temporales en redes dinámicas de conectividad dirigida utilizando señales de electroencefalografía (EEG) para investigar la influencia del color visual en la dinámica de red del cerebro durante una tarea de aprendizaje. Se emplearon la transformada de ondícula y el índice de pendiente de fase para estimar las redes de conectividad dirigida dinámica de las señales de EEG. Las redes de conectividad dirigida dinámica estimadas se caracterizaron utilizando el análisis teórico del gráfico. Los patrones recurrentes de las redes de conectividad dirigida dinámica se clasificaron mediante el análisis de clústeres antes de cuantificar la dinámica temporal de las redes de conectividad dirigida mediante el análisis de microestados. Cuarenta y cinco participantes sanos participaron en el experimento, que incluyó la memorización de materiales de aprendizaje presentados en tres colores diferentes (acromático, frío y cálido). Los resultados revelaron que las redes de conectividad dirigida dinámica podrían agruparse en varios estados casi estables y la presencia de estados cerebrales comunes y únicos repetitivos en todas las bandas de frecuencia en condiciones individuales. Un análisis conjunto de todas las condiciones reveló que la dinámica temporal (cobertura, duración media y probabilidad de transición de estado) difería significativamente entre las condiciones acromáticas y de color. Pocos estados cerebrales dinámicos se compartían entre las condiciones y tendían a permanecer en estados cerebrales particulares durante más tiempo en bandas de frecuencia específicas. Nuestras observaciones proporcionaron la primera evidencia de la dinámica temporal de las redes de conectividad dirigidas específicas de frecuencia en el cerebro durante las tareas de aprendizaje multimedia, es decir, una mayor cobertura de las interacciones de arriba hacia abajo en las bandas $\theta $ y $\alpha $ y el cambio entre las interacciones de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba (flujo de información de las regiones anterior a posterior y viceversa) en la banda $\alpha $, en condiciones de color en comparación con las condiciones acromáticas. Por lo tanto, estos resultados sugieren que varias redes de conectividad dirigida de frecuencia específica cooperan durante la adquisición de conocimientos y pueden cambiar con el tiempo (de un estado a otro). El marco propuesto captura la dinámica temporal de las redes de conectividad dirigida y proporciona implicaciones para monitorear y evaluar los procesos emocionales y cognitivos en diversos contextos.

Color has the exceptional ability to capture visual attention and is also capable of enhancing positive emotions, leading to a significant impact on human learning and memory. However, the influence of color on the spatiotemporal dynamics of brain connectivity networks during learning has remained unexplored. This study aimed to propose an analytical approach based on time-frequency decomposition and microstate analysis to capture temporal variations in dynamic directed connectivity networks using electroencephalography (EEG) signals for investigating the influence of visual color on network dynamics of the brain during a learning task. Wavelet transform and phase slope index were employed to estimate the dynamic directed connectivity networks of EEG signals. The estimated dynamic directed connectivity networks were then characterized using graph theoretical analysis. The recurring patterns of dynamic directed connectivity networks were classified using cluster analysis before the temporal dynamics of directed connectivity networks were quantified using microstate analysis. Forty-five healthy participants participated in the experiment, which included memorizing learning materials presented in three different colors (achromatic, cool, and warm). The results revealed that the dynamic directed connectivity networks could be grouped into several quasi-stable states and the presence of common and unique brain states repetitive across frequency bands under individual conditions. A joint analysis of all conditions revealed that the temporal dynamics (coverage, mean duration, and state transition probability) differed significantly between the achromatic and colored conditions. Few dynamic brain states were shared between conditions and tended to remain in particular brain states for a longer duration in specific frequency bands. Our observations provided the first evidence of temporal dynamics of frequency-specific directed connectivity networks in the brain during multimedia learning tasks, that is, increased coverage of top-down interactions in the $\theta $ and $\alpha $ bands and switching between top-down and bottom-up interactions (information flow from anterior to posterior regions and vice versa) in the $\alpha $ band, in colored conditions compared to that of achromatic conditions. Therefore, these results suggest that several frequency-specific directed connectivity networks cooperate during knowledge acquisition and may change over time (from one state to another). The proposed framework captures the temporal dynamics of directed connectivity networks, and provides implications for monitoring and assessing emotional and cognitive processes in various contexts.

يتمتع اللون بقدرة استثنائية على جذب الانتباه البصري، كما أنه قادر على تعزيز المشاعر الإيجابية، مما يؤدي إلى تأثير كبير على التعلم البشري والذاكرة. ومع ذلك، ظل تأثير اللون على الديناميكيات المكانية والزمانية لشبكات اتصال الدماغ أثناء التعلم غير مستكشف. تهدف هذه الدراسة إلى اقتراح نهج تحليلي يعتمد على تحليل التردد الزمني وتحليل الحالات الدقيقة لالتقاط الاختلافات الزمنية في شبكات الاتصال الديناميكية الموجهة باستخدام إشارات تخطيط كهربية الدماغ (EEG) للتحقيق في تأثير اللون البصري على ديناميكيات شبكة الدماغ أثناء مهمة التعلم. تم استخدام التحويل الموجي ومؤشر ميل الطور لتقدير شبكات الاتصال الديناميكية الموجهة لإشارات مخطط كهربية الدماغ. ثم تم تمييز شبكات الاتصال الديناميكية الموجهة المقدرة باستخدام التحليل النظري للرسم البياني. تم تصنيف الأنماط المتكررة لشبكات الاتصال الديناميكية الموجهة باستخدام التحليل العنقودي قبل تحديد الديناميكيات الزمنية لشبكات الاتصال الموجهة باستخدام تحليل الحالة الدقيقة. شارك خمسة وأربعون مشاركًا يتمتعون بصحة جيدة في التجربة، والتي تضمنت حفظ المواد التعليمية المقدمة بثلاثة ألوان مختلفة (لا لونية، باردة، ودافئة). كشفت النتائج أنه يمكن تجميع شبكات الاتصال الديناميكية الموجهة في عدة حالات شبه مستقرة ووجود حالات دماغية مشتركة وفريدة متكررة عبر نطاقات التردد في ظل ظروف فردية. كشف تحليل مشترك لجميع الحالات أن الديناميكيات الزمنية (التغطية، ومتوسط المدة، واحتمال انتقال الحالة) تختلف اختلافًا كبيرًا بين الحالات اللاألونية والملونة. تم مشاركة عدد قليل من حالات الدماغ الديناميكية بين الحالات وتميل إلى البقاء في حالات دماغية معينة لفترة أطول في نطاقات تردد محددة. قدمت ملاحظاتنا أول دليل على الديناميكيات الزمنية لشبكات الاتصال الموجهة الخاصة بالتردد في الدماغ أثناء مهام تعلم الوسائط المتعددة، أي زيادة تغطية التفاعلات من أعلى إلى أسفل في النطاقين $\theta $ و $\alpha $ والتبديل بين التفاعلات من أعلى إلى أسفل والتفاعلات من أسفل إلى أعلى (تدفق المعلومات من المناطق الأمامية إلى الخلفية والعكس بالعكس) في النطاق $\alpha $، في ظروف ملونة مقارنة بالظروف اللاألونية. لذلك، تشير هذه النتائج إلى أن العديد من شبكات الاتصال الموجهة حسب التردد تتعاون أثناء اكتساب المعرفة وقد تتغير بمرور الوقت (من حالة إلى أخرى). يجسد الإطار المقترح الديناميكيات الزمنية لشبكات الاتصال الموجهة، ويوفر الآثار المترتبة على مراقبة وتقييم العمليات العاطفية والمعرفية في سياقات مختلفة.