节点动力学在塑造大脑涌现功能连接模式中的作用

结构连接对功能性大脑状态的贡献仍然知之甚少。我们提出了一项数学和计算研究，旨在评估结构-功能问题，处理一个Jansen-Rit神经群节点系统，其异质性结构连接根据人类连接组计划提供的扩散MRI数据估计。通过直接模拟，我们确定了在控制单节点动力学的参数变化下，功能连接矩阵（从节点间相关活动推断）与结构连接矩阵的相似性，突出了在支持极限环振荡的机制中非平凡的结构-功能关系。为了确定它们的关系，我们首先计算了导致振荡的网络不稳定性，以及在此起始点之后发生的所谓“假分岔”（观察到轨道发生显著的定性变化，但稳定性没有改变）。我们强调，当节点动力学处于Hopf分岔附近时，功能连接（FC）从结构中稳健地继承，而在假分岔附近，结构仅微弱地影响FC。其次，我们发展了一个弱耦合振子描述来分析振荡锁相状态，并进一步展示了如何通过线性稳定性分析预测FC矩阵的模块化结构。因此，这项研究强调了局部动力学在塑造大规模功能性大脑状态中可能具有的重要作用。