结构如何塑造功能：揭示解剖连接对大脑自发相关结构的贡献
神经元与认知
2018-11-01 v1
摘要
大脑内在活动的特征在于不同区域间高度结构化的共激活，其起源仍存在争议。本文探讨了是否有可能揭示潜在的解剖连接如何塑造大脑的自发相关结构。我们从这样一个假设出发：两个节点要表现出大的协变性，它们必须暴露于来自整个网络的相似输入模式。我们进而认识到，信息很少仅沿唯一路径传播，而是沿所有可能路径传播。在真实网络中，局部扰动的强度倾向于随着远离源点而衰减，导致原始信息内容及其影响力逐渐减弱。我们利用这些概念推导出一个新的分析度量 ，它量化了仅由底层拓扑结构导致的、到达任意两个节点的全网络输入模式的相似性，这是匹配指数的一种推广。我们证明，这种拓扑相似性度量确实可以用来预测网络拓扑对预期相关结构的贡献，从而揭示了复杂网络中结构与功能之间紧密但难以捉摸的关系背后的机制。最后，我们使用该度量来研究大脑连接性，表明由复杂的大脑轴突通路网络定义的拓扑信息，在很大程度上决定了静息态下观察到的时间平均功能连接。
引用
@article{arxiv.1612.02243,
title = {How structure sculpts function: unveiling the contribution of anatomical connectivity to the brain's spontaneous correlation structure},
author = {Ruggero G. Bettinardi and Gustavo Deco and Vasilis M. Karlaftis and Timothy J. Van Hartevelt and Henrique M. Fernandes and Zoe Kourtzi and Morten L. Kringelbach and Gorka Zamora-López},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.02243},
year = {2018}
}