归一化连接组通过其第二大特征值随年龄增长显示同步性增强

在不同脑区的同步化在正常和病理条件（如癫痫）下均被广泛观察到。然而，这些脑区的动力学、它们之间的连接以及同步能力之间的关系仍然是一个开放问题。我们研究了具有稳态可塑性的 Wilson-Cowan/神经场方程网络中的脑区间同步问题，其中每个方程作为孤立脑区的模型。我们考虑了任意连接剖面，仅有一个约束：连接矩阵的行均被一致地归一化。我们发现这些系统经常同步到由单个自耦合神经区获得的解。我们通过主稳定性函数（MSF）方法的一个直接修正来分析该解的稳定性，并发现当第二大正特征值足够大时，对于不太大的全局耦合参数值，同步解对连接矩阵失去稳定性。该结果在环形系统和格点系统中得到了数值验证，并且对每个节点稳态设定点的少量异质性也是稳健的。最后，我们在来自人类连接组计划（Human Connectome Project）的 196 名广泛年龄范围（4-85岁）受试者的连接组上测试了该结果。我们发现第二大特征值倾向于随年龄下降，表明同步性增加，这可能与老年癫痫患病率增加有关。