跨物种结构脑网络的易导航图谱
神经元与认知
2020-02-07 v2 生物物理
摘要
连接组是空间嵌入网络,其结构在演化过程中受到物理约束和通信需求的塑造。利用去中心化导航协议,我们研究了不同物种连接组的结构与其空间布局之间的关系。作为一种导航策略,我们采用贪心路由,即访问几何距离上的最近邻。我们测量成功贪心路径的比例及其相对于连接组拓扑中最短路径的长度。在欧氏空间中,我们发现哺乳动物与非哺乳动物物种的导航性性质存在显著差异,这意味着欧氏距离无法完全解释其连接组的结构组织。相反,我们发现双曲空间——复杂网络的有效几何——为所有物种的连接组提供了几乎完美可导航的图谱,意味着双曲距离与连接组的结构异常契合。因此,双曲图谱提供了连接组的定量有意义表示,其暗示了一种基于连接组连通性与其有效几何相结合而非仅基于解剖学的新脑制图法。双曲图谱还为在不同尺度上以同等地位研究不同物种连接组中的去中心化通信过程提供了通用框架。
引用
@article{arxiv.1801.06079,
title = {Navigable maps of structural brain networks across species},
author = {Antoine Allard and M. Ángeles Serrano},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.06079},
year = {2020}
}
备注
20 pages, 5 figures, 2 supp. tables, 3 supp. appendices, 10 supp. figures