从神经活动与对称连接同时确定区域异质性与连接方向性

神经动力学的时空模式由有向结构相互作用和神经组件的异质性内在特征共同塑造。尽管已发展出众多方法用于从均匀节点网络中估计方向性，但局部异质性对方向性估计的影响仍不为人知。特别是，亢奋-抑制相互作用在塑造网络方向性方所占何种作用，以及这些相互作用应如何纳入重建框架中，仍然基本未被探讨。本文提出一种新型重建框架，能够从神经活动和对称连接（均可通过实验数据获取）中同时估计网络节点间的有效异质性和非对称网络连接，经大脑皮层连接数据和多个电路模型验证。我们发现，估计的局部异质性在各种形式的参数化局部电路异质性下保持一致。进一步，我们量化了隐藏局部抑制 Population 仅修改区域内连接强度的作用，阐明了亢奋-抑制网络动力学在估计有效异质性和非对称性时的功能等价性。最后，我们展示了采样间隔对网络相互作用估计具有影响。综合而言，我们的结果不仅提供了统一的框架来评估局部异质性和非对称性对整体系统动力学的相对功能贡献，也揭示了从实验观察中重建神经电路连接性的根本局限性和尺度原理。