弥散磁共振成像纤维束示踪预测电生理连接并解释人脑诱发电位的频谱特征

白质纤维束是人脑信息流动的结构性通道，因此介导着电生理信号传递的空间轨迹和时间进程。在本研究中，我们结合弥散磁共振成像（dMRI）与脑外科患者的立体定向脑电图（SEEG）记录，建立了一个用于预测和解释脑区对之间因果性电生理连接模式的整合框架。我们对40名植入患者开展了重复单脉冲电刺激，这些患者共植入5794枚颅内电极，覆盖整个人脑，包括皮层及多个丘脑核团。我们采用非线性时频流形学习方法来定义电生理连接，随后将其与个体特异性及基于脑图谱的结构连接进行比较。在15万对电极之间，我们发现，结构连接的存在能够以约0.95的概率预测因果性电生理连接；而结构连接的缺失则能够以约0.8的概率预测直接电生理连接的缺失。我们还发现了由两种模态共同支持的间接/多突触通路，并报告了通过时频分解获得的、可区分直接信号传递与间接信号传递的神经特征。研究表明，早期的相位锁定宽带成分（10–70毫秒）标志着直接结构通路，而延迟且较慢的成分则反映间接传播。值得注意的是，我们发现，间接通路中丘脑的参与会导致延迟增加（>200毫秒）以及晚期振荡活动增强，尽管丘脑—皮层通路上的传导速度测量值有所升高。因此，我们的多模态框架实现了对人脑连接的映射，将结构架构、因果性电生理动态与网络层面的信息传递联系起来。

白质纤维束是人脑信息流动的结构性通道，因而介导电生理信号传递的空间轨迹与时间进程。在本研究中，我们结合弥散磁共振成像（dMRI）与立体定向脑电图（SEEG）记录，对神经外科患者开展研究，构建了一个用于预测和解释脑区对之间因果性电生理连接模式的整合框架。我们在40名植入患者中进行重复单脉冲电刺激，共覆盖全脑5794枚颅内电极，其中包括皮层及多个丘脑核团。我们采用非线性时频流形学习方法定义电生理连接，并进一步将其与个体特异性及基于脑图谱的结构连接进行比较。在对超过15万对电极进行分析后，我们发现，结构连接的存在以约0.95的概率预测因果性电生理连接的存在；而结构连接的缺失则以约0.8的概率预测直接电生理连接的缺失。我们还发现了由两种模态共同支持的间接/多突触通路，并报告了通过时频分解获得的、能够区分直接与间接信号传递的神经特征。研究显示，早期的锁相宽带成分（10–70 ms）标志着直接结构通路，而延迟且较慢的成分则反映间接传播。值得注意的是，我们发现，间接通路中丘脑的参与会导致更高的潜伏期（>200 ms）和增强的晚期振荡活动，尽管丘脑-皮层通路上的传导速度指标有所提高。因此，我们的多模态框架描绘了人脑连接图谱，架起了结构组织、因果性电生理动力学与网络层面信息交流之间的桥梁。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.15.751678v1?rss=1

🏷️ 弥散磁共振成像 纤维束示踪 立体定向脑电图 结构-功能连接 因果性电生理连接 时频分析