结构连接通过图平滑神经活动选择性地约束内在 BOLD 时间尺度

结构连接定义了支撑大尺度脑动力学的网络架构，然而这一网络如何约束其上定义的信号的时间统计特性，仍然缺乏充分理解。既往研究已报道静息态 fMRI 的内在时间尺度与结构连接强度之间存在关联，但尚不清楚究竟是哪些信号成分主要驱动了这种关系。本文采用图信号处理框架来分析网络化脑信号的内在时间特性。区域血氧水平依赖（BOLD）活动被建模为支撑于结构连接组上的图信号，并通过图谱滤波分解为低频（结构耦合）和高频（结构解耦）成分。基于人类连接组计划中 100 名彼此无亲缘关系参与者的扩散 MRI 所推断的结构连接以及静息态 fMRI 数据，本文利用相对低频功率对内在时间尺度进行量化，并在控制区域体积的条件下，将其与节点层面的结构连接强度相关联。结果表明，由结构耦合信号导出的内在时间尺度在群体水平和个体间水平上均与结构连接强度呈现稳健的正相关，而结构解耦信号则表现出显著较弱的耦合关系。值得注意的是，缓慢的结构解耦动力学优先表达于高阶联合皮层。图谱零模型进一步表明，这些效应关键依赖于结构网络的经验性组织方式。综上，这些结果为结构—时间尺度耦合提供了图谱解释，表明网络拓扑会选择性地约束图平滑神经活动的时间统计特性。

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