Local structure-function relationships in human brain networks across the lifespan
Notice bibliographique
Résumé
The human connectome is the set of physical pathways linking brain regions to one another. Empirical and in silico studies have demonstrated that the structure of this network helps shape patterns of functional coupling between brain regions. To better understand this link between structure and function, a growing number of studies have derived geometric, dynamic, and topological predictors from structural connectivity in order to make predictions about correlation structure. These studies, however, have typically focused on global (whole-brain) predictions using a restricted set of predictors. Here, we investigate a wide range of predictors and shift focus onto predictions of local (regional) patterns of functional coupling. We show that, globally, no individual predictor performs well and, that even the best predictors are largely driven by their ability to predict functional coupling between directly connected regions. We then use the same predictors to make predictions of local coupling and find marked improvement. Notably, the most predictable local FC is linked to sensorimotor regions, which are best predicted by measures based on topological similarity, mean first passage times of random walkers, and the brain’s embedding in Euclidean space. We then show that by combining the predictive power of more than one predictor using multi-linear models, we can further improve local predictions. Finally, we investigate how global and local structure-function coupling differences across the human lifespan. We find that, globally, the magnitude of coupling decreases with biological age, which is paralleled by an increase in the number of multi-step pathways. We also show that, locally, structure-function coupling is preserved in higher order cognitive systems, but preferentially decreases with age in sensorimotor systems. Our results illuminate the heterogeneous landscape of structure-function coupling across the cerebral cortex and help clarify its differences with age.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».