大规模皮层网络在生命周期中的结构-功能耦合具有特定的频谱特性

《Communications Biology》：Structure-function coupling of large-scale cortical networks across the lifespan is spectrally specific

　　

摘要

随着大规模神经影像数据集的出现，关于人类大脑发育和衰老的基本原理的研究取得了新的发现。在这项同类研究中规模最大的脑磁图（MEG）研究之一（样本量N=388人，年龄范围为6至84岁）中，我们利用先进的整体大脑结构-功能耦合分析方法，记录了局部节律性神经活动与大脑皮层厚度之间的年龄相关变化。这项研究确立了与年龄相关的线性和非线性变化规律，这些变化以特定的频谱模式呈现，并且遵循从感觉网络到联想网络的层次结构分布。此外，研究结果表明，典型的频谱带在感觉运动网络中表现出较强的年龄相关性耦合，而在联想网络中这种耦合则减弱且变化更为显著。这进一步支持了这样的观点：由于联想网络在进化上的相对新颖性，其保守性较低，而感觉运动网络则更为保守。将频谱特征纳入这一解释框架后，我们还发现来自局部神经团簇的典型频谱振荡（即δ波、θ波、α波、β波、γ波）遵循一种层次结构。总体而言，这项具有里程碑意义的研究通过频谱特异性和层次化的结构-功能耦合机制，动态展示了人类生命周期中大规模网络如何随年龄发生重组。