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Enregistrement W4409190168 · doi:10.1101/2025.04.05.647237

An engine for systematic discovery of cause-effect relationships between brain structure and function

2025· preprint· en· W4409190168 sur OpenAlexaff
Andrea I. Luppi, Filip Milisav, Laura E. Suárez, Golia Shafiei, Jakub Vohryzek, Yonatan Sanz Perl, Fernando E. Rosas, Pedro A. M. Mediano, Bratislav Mišić, Gustavo Deco, Morten L. Kringelbach

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2025
Typepreprint
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueFunctional Brain Connectivity Studies
Établissements canadiensMcGill UniversityMontreal Neurological Institute and Hospital
Organismes subventionnairesWellcome Trust
Mots-clésFunction (biology)Structure functionBrain functionNeurosciencePsychologyPhysicsBiologyParticle physicsEvolutionary biology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,008
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,008
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

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.

Tête enseignante Opus0,029
Tête enseignante GPT0,254
Écart entre enseignants0,225 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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