神经科学中的一个基本问题是如何迫使一种大脑状态转变为另一种状态，例如从睡眠状态转变为清醒状态，或者面对诸如精神病和意识障碍之类的脑部疾病。正如古斯塔沃·德科(Gustavo Deco)和约瑟芬·克鲁萨特(Josephine Cruzat)指出的那样：“通过外部刺激强迫从一种大脑状态过渡到另一种大脑状态是可行的，但首先必须对一种大脑状态的真实动力学进行定量表征”。

这是该研究发表在《美国国家科学院院刊》上的起点(PNAS)，9月3日，其中ICREA研究教授Gustavo Deco，UPF信息与通信技术部(DTIC)理论与计算神经科学研究小组的脑与认知中心(CBC)主任，以及CBC研究小组成员Josephine Cruzat是第一作者。它还涉及来自国外几所大学的研究人员：墨尔本大学(澳大利亚)，牛津大学和曼彻斯特大学(英国)，奥尔胡斯大学(丹麦)，布拉加米尼奥大学(葡萄牙)，克里斯蒂安·阿尔布雷希茨大学基尔大学，法兰克福歌德大学和图宾根的马克斯·普朗克研究所(德国)。

发表在PNAS上的研究的主要贡献在于，它提供了描述脑部状态的可靠且健壮的定义，并且结合人脑的完整计算模型，可以对过渡期中脑刺激的影响进行系统的研究。从一种大脑状态到另一种状态。

“大脑状态的基本动力学特征是一组亚稳态的亚状态，每个亚状态都有发生和在亚状态之间转变的可能性。这种特征可以纳入模拟脑部活动的模型中，并根据获得的经验数据进行调整通过功能磁共振”，古斯塔沃·德科(Gustavo Deco)解释说。研究人员开发的方法和获得的结果为逆转诸如精神障碍或意识障碍等病理性脑部状态提供了有希望的新治疗选择。

为了验证该方法，研究人员使用了来自在健康受试者中清醒和入睡的功能性磁共振数据。一旦将数据整合到模型中，他们便开始研究不同大脑区域的刺激效果。“系统的计算机模拟外部刺激使我们能够预测受刺激时大脑的哪些区域允许从一种状态过渡到另一种状态，反之亦然。这就是通过施加电流来设法唤醒处于睡眠状态的大脑的方法，”克鲁萨特解释说。

Deco解释说：“结果证明了该模型对于发现刺激位置以促进脑部状态之间转换的有用性。这种方法应用于精神疾病，可以增强疾病的恢复能力。”