An engine for systematic discovery of cause-effect relationships between brain structure and function
Notice bibliographique
Résumé
Characterising how perturbations of brain architecture influence brain function is essential to understand the origins of brain dysfunction, and devise potential avenues of treatment. Here we introduce a computational engine for systematic causal discovery of the functional consequences of altering network architecture and local biophysics in the brain. We integrate multimodal anatomical and functional neuroimaging to implement over 2, 000 in-silico brains, and provide mechanistic insight into the functional consequences of local lesions, global wiring, and empirically-derived maps of regional cytoarchitecture and chemoarchitecture. We comprehensively assess how each manipulation of brain macrostructure reshapes spatial and temporal signal coordination, information dynamics, and functional hierarchy—as well as spontaneous co-activation of meta-analytic cognitive circuits, and > 6, 000 dimensions of local neural dynamics. Our computational model systematically identifies which features of brain architecture have overlapping or antagonistic causal influence over each dimension of brain function, and how functional properties are traded off against each other across disorders and neuromodulation. We find that regions’ functional vulnerability to lesions in silico recapitulates their vulnerability to neurodevelopmental and psychiatric in vivo , along a core-periphery organisation. We provide convergent evidence that the brain’s wiring diagram is finely tuned to favour the hierarchical integration of information. Notably, our model successfully recapitulates known empirical results that have not been modelled before, including desynchronisation and flattening of the brain’s functional hierarchy induced by psychedelic 5 HT 2 A agonists. To catalyse future discoveries, we make this resource freely available to the neuroscience community through an interactive website ( https://systematic-causal-mapping.up.railway.app/ ), where users can interrogate our systematic database of simulated cause-effect relationships. Altogether, we provide a powerful computational engine to predict the functional consequences of experimental or clinical interventions, and drive neuroscientific hypothesis-generation.
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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 | 0,003 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».