人类功能连接组的遗传与环境架构
神经元与认知
2026-04-28 v1
摘要
由于遗传和环境因素，个体间的功能连接性存在差异，然而经典双胞胎模型通常将非共享环境与测量误差相混淆，且主要局限于静息态分析。我们假设：i) 通过对重复 fMRI 扫描会话中的测量误差进行显式建模，能够将经典双胞胎模型（ACE/ADE）更准确地应用于功能连接性；ii) 模型的适用性取决于扫描时长和分区粒度；iii) 遗传和环境对功能连接组的影响在不同条件下表现出差异化的功能模块。我们通过分析 Young-Adult Human Connectome Project 数据集中同卵双胞胎和异卵双胞胎的数据，扩展了 ACE/ADE 模型，以包含一个基于重复扫描导出的误差项。我们估算了静息态和任务态条件下所有功能耦合的遗传与环境方差分量，使用最小误差准则跨条件进行整合，并利用跨分辨率尺度的多层社区检测进行分析。功能耦合分离为不同的类别，分别以共享环境、加性、显性或上位遗传效应为特征，其中相当一部分不满足双胞胎模型假设。跨条件整合揭示了在社区分辨率尺度上观察到的遗传和环境分量中的分层社区结构。将测量误差纳入双胞胎模型提高了功能连接组层面的可解释性和适用性，表明遗传和环境影响被结构化为连贯的、多尺度的大脑网络。
引用
@article{arxiv.2604.24614,
title = {The Genetic and Environmental Architecture of the Human Functional Connectome},
author = {Tanu Raghav and Daniel Guerrero and Uttara Tipnis and Julie Sara Benny and Mintao Liu and Mario Dzemidzic and Arian Ashourvan and Alex P. Miller and Beau Ances and Jaroslaw Harezlak and Joaquín Goñi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.24614},
year = {2026}
}
备注
42 pages, 11 Figures, 4 Tables, 4 Supporting Information Figures