心率动力学蕴含个体脑组织与认知功能的共享表征

特异性的脑功能组织通过中枢—外周自主神经相互作用塑造复杂的心脏动力学，然而，多尺度心率动力学与全脑功能架构之间的全面映射仍然缺乏。在此，我们结合高度比较时间序列分析、多模态神经影像学与颅内电生理，确立了心率动力学作为一种能够映射至全脑功能架构的生理指纹。 偏最小二乘分析揭示了一个具有可泛化性的潜在轴，该潜在轴将心率时间复杂性的降低和微观尺度可预测性的升高，与默认模式网络、显著性网络及感觉运动网络中增强的静息态功能连接联系起来。这种协方差在空间上与5-羟色胺能、去甲肾上腺素能和胆碱能神经调制梯度相一致，在对生理混杂因素进行控制及跨时段验证后仍然存在，并得到人类颅内电生理记录的支持，且可推广至主动认知状态。 此外，与脑协变的心率特征支撑了心率动力学对个体流体智力和晶体智力的预测能力，表明二者共享表征基础。我们的研究结果表明，存在一种稳健的神经内脏耦合架构，并确立了表征明确的心率动力学作为一个可扩展、具有神经生物学锚定的人类脑功能组织与认知特质观测窗口。

个体特异性的脑功能组织通过中枢—外周自主神经相互作用塑造复杂的心脏动力学，然而，多尺度心率动力学与全脑功能结构之间的全面映射仍然缺失。在此，我们结合高度比较时间序列分析、多模态神经影像学与颅内电生理学，确立了心率动力学作为一种可映射至全脑功能结构的生理指纹。

偏最小二乘分析揭示了一条具有可泛化性的潜在轴，该轴将心率时间复杂性的降低和微观尺度可预测性的升高，与默认模式网络、显著性网络及感觉运动网络中增强的静息态功能连接联系起来。这种协变关系在空间上与5-羟色胺能、去甲肾上腺素能及胆碱能神经调制梯度相一致，在控制生理混杂因素及跨时段验证后仍然存在，并得到人类颅内电生理记录的支持，且可扩展至主动认知状态。

此外，与脑协变的心率特征构成了心率动力学预测个体流体智力与晶体智力能力的基础，表明二者共享表征基底。我们的研究结果表明，存在一种稳健的神经—内脏耦合结构，并确立了表征明确的心率动力学作为一个可扩展、具有神经生物学锚定基础的人类脑功能组织与认知特质观测窗口。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.04.742623v1?rss=1

🏷️ 心率动力学 脑心耦合 功能连接 神经影像学 认知功能 自主神经调控