功能连接模型中层级网络组织的持续性与涌现拓扑

功能网络提供了大脑活动模式的拓扑描述，其源于神经活动在潜在的突触连接解剖或结构网络上的传播。后者以层级和模块化的方式组织是众所周知的。虽然通常认为结构网络塑造了相应的功能网络，但也假设大脑动力学的改变伴随着功能连接的转变。在本计算研究中，我们引入一种新方法，用于监测在合成与真实结构连接组上活动传播计算模型所生成的功能网络中层级秩序的持续与崩溃。我们表明，若动力学设定在与最优处理能力和正常脑功能相关的准临界（quasi-critical） regime 中，层级连接以持续方式出现在功能网络中；而在其他（超临界）动力学 regime 中——常与病理状态相关——它会发生崩溃。我们的结果为研究能够控制活动与信息流模式的最优神经计算架构与过程提供了重要线索。我们得出结论：功能连接模式通过继承底层结构架构的层级组织，在局部专门处理（即分离）与全局整合之间实现了最优平衡。