Decoding functional representations from population activity in V1 recorded during sleep

Abstract

This thesis investigates whether spontaneous neural activity during sleep enables more stable decoding of orientation preference (OP) maps in the human primary visual cortex compared to wakefulness. Using intracortical recordings from a blind human subject, a PCA-based decoding method was applied to infer OP maps from nLFP signals. Stability and temporal consis- tency of the maps were evaluated across sleep and awake states. The results show that sleep-derived maps are significantly more stable and reproducible than those from the awake state, indicating that sleep provides a more favor- able condition for decoding intrinsic functional organization. This approach offers a novel, stimulus-free pathway for functional cortical mapping, with implications for the development of visual prosthetics tailored to blind indi- viduals.

Tato práce zkoumá, zda spontánní nervová aktivita během spánku umož- ňuje stabilnější dekódování map orientační preference (OP) v primární zra- kové kůře člověka ve srovnání s bdělým stavem. Pro analýzu byly použity intrakortikální záznamy od nevidomého jedince, na které byla aplikována metoda dekódování založená na PCA k odvození map OP ze signálů nLFP. Stabilita a časová konzistence těchto map byla vyhodnocena napříč spán- kovými a bdělými stavy. Výsledky ukazují, že mapy odvozené ze spánku jsou výrazně stabilnější a reprodukovatelnější než mapy získané z bdělého stavu, což naznačuje, že spánek poskytuje příznivější podmínky pro dekódo- vání funkční organizace. Tento přístup nabízí novou cestu pro funkční korti- kální mapování bez nutnosti použití stimulu, s důsledky pro vývoj zrakových protéz přizpůsobených nevidomým jedincům.