Evidence for Functional Networks within the Human Brain's White Matter
Notice bibliographique
Résumé
Investigation of the functional macro-scale organization of the human cortex is fundamental in modern neuroscience. Although numerous studies have identified networks of interacting functional modules in the gray-matter, limited research was directed to the functional organization of the white-matter. Recent studies have demonstrated that the white-matter exhibits blood oxygen level-dependent signal fluctuations similar to those of the gray-matter. Here we used these signal fluctuations to investigate whether the white-matter is organized as functional networks by applying a clustering analysis on resting-state functional MRI (RSfMRI) data from white-matter voxels, in 176 subjects (of both sexes). This analysis indicated the existence of 12 symmetrical white-matter functional networks, corresponding to combinations of white-matter tracts identified by diffusion tensor imaging. Six of the networks included interhemispheric commissural bridges traversing the corpus callosum. Signals in white-matter networks correlated with signals from functional gray-matter networks, providing missing knowledge on how these distributed networks communicate across large distances. These findings were replicated in an independent subject group and were corroborated by seed-based analysis in small groups and individual subjects. The identified white-matter functional atlases and analysis codes are available at http://mind.huji.ac.il/white-matter.aspx. Our results demonstrate that the white-matter manifests an intrinsic functional organization as interacting networks of functional modules, similarly to the gray-matter, which can be investigated using RSfMRI. The discovery of functional networks within the white-matter may open new avenues of research in cognitive neuroscience and clinical neuropsychiatry. SIGNIFICANCE STATEMENT In recent years, functional MRI (fMRI) has revolutionized all fields of neuroscience, enabling identifications of functional modules and networks in the human brain. However, most fMRI studies ignored a major part of the brain, the white-matter, discarding signals from it as arising from noise. Here we use resting-state fMRI data from 176 subjects to show that signals from the human white-matter contain meaningful information. We identify 12 functional networks composed of interacting long-distance white-matter tracts. Moreover, we show that these networks are highly correlated to resting-state gray-matter networks, highlighting their functional role. Our findings enable reinterpretation of many existing fMRI datasets, and suggest a new way to explore the white-matter role in cognition and its disturbances in neuropsychiatric disorders.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».