从秀丽隐杆线虫到人类连接组：特定的模块化组织提高了代谢、功能和发育效率
神经元与认知
2014-10-01 v1 种群与进化
摘要
连接组，即神经网络的全部连接性，涵盖从单个神经元之间的突触连接到脑区之间的纤维束连接等各种尺度。尽管它们普遍表现出的模块化已被广泛研究，但尚不清楚这种网络的连接特异性是否仅由模块化就能完全解释。为了回答这个问题，我们研究了两个网络：线虫的神经元网络和通过扩散谱成像（DSI）获得的人脑纤维束网络。我们将它们与各自具有不同模块化程度的基准网络进行比较，这些基准网络通过链接交换生成，具有期望的模块化值，但其他方面最大随机化。我们发现了一些神经网络特有的、不能仅由模块化完全解释的网络属性。首先，线虫和人类连接组的聚类系数和特征路径长度均高于具有相似模块化的基准网络。高聚类系数表明高效的局部信息分布，高特征路径长度表明全局整合减少。其次，总布线长度小于具有相似模块化的替代配置。这是由于连接分散度较低，这意味着线虫连接组中的每个神经元或人类连接组中的每个感兴趣区域（ROI）分别到达更少的神经节或皮层区域。第三，与替代排列相比，两个神经网络的算法熵较低。这意味着编码神经系统组织所需的规则更少。
引用
@article{arxiv.1409.8278,
title = {From Caenorhabditis elegans to the Human Connectome: A Specific Modular Organisation Increases Metabolic, Functional, and Developmental Efficiency},
author = {Jinseop S. Kim and Marcus Kaiser},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.8278},
year = {2014}
}