有向人类结构连接组揭示层级组织并塑造大尺度脑动力学

人类结构连接组通常由弥散加权成像（diffusion-weighted imaging, DWI）和纤维束追踪技术推导而来，它提供了对全脑布线的宏观描述，并作为网络神经科学、大尺度脑模拟以及个体化数字脑孪生的结构基础。然而，基于纤维束追踪得到的连接组在根本上受限于其无法区分传入连接与传出连接，因此产生的是无向网络，无法揭示由解剖连接方向性所施加的层级组织。 在本研究中，我们通过跨物种连接蓝图，将来源于猕猴示踪实验的投射模式迁移至人脑，构建了一个有向人类结构连接组（directed human structural connectome, DHSC）。对DHSC的拓扑分析表明，其具有生物学合理性、小世界网络组织特征以及基于方向性的层级结构，从而揭示了人脑网络的层级组织。在脑动力学背景下，引入方向性重塑了感觉输入的传播与持续性。DHSC还能够最佳地捕捉刺激诱发脑活动的经验性时空动力学。这些发现表明，解剖方向性是决定大尺度脑组织及其动力学的关键因素。这为有向连接组在人体大尺度脑模拟中可能具有潜在优势提供了证据。最终得到的DHSC及所有相关分析与数据均已公开可用。

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🏷️ 结构连接组 脑网络层级 大尺度脑动力学 有向连接 跨物种迁移