脑动态的通用空间：揭示认知过渡和个体差异
定量方法
2026-05-06 v1 人工智能
摘要
通过数据驱动的方法表示动态系统已证明有效，但为人类脑活动实现通用性仍是一个重大挑战，这进一步恶化了多样化的认知状态和个体主体的问题。认识到空间属性反映物理布线，而时间属性反映脑功能，我们开发了通用脑动态（Universal Brain Dynamics, UBD），以针对脑活动构建通用空间，并使用模型导出的雅可比矩阵对相应动力学进行量化。关键的是，我们通过在Human Connectome Project（HCP）中跨8种状态和963个受试者的fMRI信号预测（Pearson's r > 0.9）来验证UBD的通用性。通过评估UBD中表示的静息状态fMRI，我们获得了了解如何支配脑活动的亚慢性波动（ISF）的见解。进一步，我们通过分析脑动态的时间序列，揭示了结构-功能耦合（SFC）的新视角。将UBD扩展到任务诱发状态，我们在各种认知条件下导出脑动态，阐明了驱动认知过渡的神经机制。对于个体差异，我们比较了不同受试者的脑动态，以识别这些差异的神经基础。我们的发现表明，协同整合脑活动的空间和时间属性建立了其展开的通用空间，使对不同条件下潜在神经机制的精确数值分析成为可能。
引用
@article{arxiv.2605.02936,
title = {A Universal Space of Brain Dynamics for Unveiling Cognitive Transitions and Individual Differences},
author = {Ronghua Zheng and Chengyuan Qian and Weiyang Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.02936},
year = {2026}
}