Att förstå nätverksstruktur av vit materia kommunikationsvägar är viktigt för att upplösa mysterierna i hjärnans funktion, organisation och evolution. I detta syfte härleder vi ett unikt nätverk med 410 anatomiska spårningsstudier av den macaque hjärnan från Collation of Connectivity data på Macaque hjärnan (CoCoMac) neuroinformatic databas. Vårt nätverk består av 383 hierarkiskt organiserade regioner som spänner över cortex, thalamus och basala ganglier; modeller närvaro av 6,602 riktade långdistansförbindelser; är tre gånger större än någon tidigare härledda hjärnnätverk; och innehåller subnätverk som motsvarar klassiska kortikokortikala, kortikosubkortikala, och subkortiko-subkortikala fibersystem. Vi fann att den empiriska gradfördelningen av nätverket är förenlig med hypotesen om maximal exponentiell entropifördelning och upptäckte två anmärkningsvärda broar mellan hjärnans struktur och funktion via nätverksteoretisk analys. För det första innehåller prefrontal cortex en oproportionerlig andel topologiskt centrala regioner. För det andra finns det en tätt integrerad kärnkrets, som spänner över delar av premotorisk cortex, prefrontal cortex, temporal lobe, parietal lobe, thalamus, basal ganglia, cingulate cortex, insula, och visuell cortex, som inkluderar mycket av de uppgiftspositiva och uppgiftsnegativa nätverken och kan spela en speciell roll i högre kognition och medvetande. neuroanatomi  på hjärnan nätverk  en nätverksanalys  en strukturell  med funktion I n 1669, Nicolaus Steno (1) refererade till vit materia som "naturens finaste mästerverk." Vit materia vägar i hjärnan mediera informationsflödet och underlätta informationsintegration och samarbete mellan funktionellt differentierade distribuerade centra för sensation, perception, handling, kognition och känslor. En viktig förutsättning för varje teori om hjärnfunktion, dysfunktion, organisation, dynamik och evolution är att man inte täcker de globala topologiska regulariteterna i de logiska långdistansförbindelser som subserveras av den fysiska vita materians banor. Anatomisk spårning hos försöksdjur har historiskt varit den genomträngande tekniken för att kartlägga projektioner av långdistansvit substans (2-4). Med tanke på upplösningen av anatomiska spårningsexperiment, tillhandahåller de vanligtvis data på en makroskala av kortikala områden eller, mer allmänt, hjärnregioner. Den tillhörande nätverksbeskrivningen* modellerar hjärnregioner som hörn och förekomsten av rapporterade långdistansanslutningar som riktade kanter mellan dem. Det mest kända nätverket av macaque apa visuell cortex består av 32 hörn och 305 kanter (2). Andra nätverk av macaque cortex består av 70 hörn och 700 kanter (5) och 95 hörn och 2,402 kanter (6). Det största nätverket av katt cortex har 95 hörn och 1500 kanter (7). Nätverksteoretiska analyser har avslöjat ett antal anmärkningsvärda insikter: distribuerad och hierarkisk struktur av cortex (2); topologisk organisation av cortex (8); odeterminerad unik hierarki (9); funktionella småvärldsegenskaper, optimal uppsättningsanalys och multidimensionell skalning (10); småvärldsegenskaper (11); icke-optimal komponentplacering för trådlängd (6); strukturella och funktionella motiv (12); samt navidentifiering och klassificering (13). Men även det största tidigare nätet (6) saknar helt kanter motsvarande kortikosubkortikala och subkortikosubkortikala långdistansförbindelser och har betydande luckor även bland kortikokortikala långdistansförbindelser (SI-bilaga, bild). S1 )............................................................................................................... För att få en bättre förståelse för hjärnans struktur och organisation skulle ett nätverk som spänner över hela hjärnan vara mycket användbart. Ett sådant nätverk kommer att vara en nödvändig grund för klinisk, system, kognitiv och beräknings neurovetenskap (14). Inget sådant nätverk har rapporterats. Vi tar oss an utmaningen att bygga, visualisera och analysera ett sådant nätverk. Vårt nätverk öppnar dörren till tillämpningen av storskalig nätverksteoretisk analys som har varit så framgångsrik i att förstå Internet (15), metaboliska nätverk, proteininteraktionsnätverk (16), olika sociala nätverk (17) och söka 19). Insamling av Connectivity data om Macaque hjärnan (CoCoMac), ett seminal bidrag till neuroinformatik, är en allmänt tillgänglig databas (20) (21) (22). Medvetet och minutiöst har databaskuratorerna sammanställt och kommenterat information om över 2 500 anatomiska spårämnesinjektioner från över 400 publicerade experimentella studier. CoCoMac är en objektiv, koordinatoberoende samling av annoteringar som fångar två relationer mellan par av hjärnregioner, där varje hjärnregion hänvisar till kortikala och subkortikala indelningar samt till kombinationer av sådana indelningar i sulci, gyri och andra stora ensembler. Den första relationen är konnektivitet-om en hjärnregion i en studieprojekt till en annan region i (eventuellt) en annan studie. Det finns 10.681 konnektivitetsrelationer. † Det andra förhållandet är att kartlägga-om en hjärnregion i en studie är identisk med, en substruktur av, eller en suprastruktur av en annan region i (eventuellt) en annan studie. Det finns 16 712 kartlagda relationer. Tyvärr, på grund av en mångfald av hjärnkartor, avvikande nomenklatur, gränsosäkerhet, och olika resolutioner i olika studier, kartering relationer är ofta motstridiga och konnektivitet information är vanligtvis utspridda över relaterade hjärnregioner. Situationen beskrivs träffande av Van Essen (23): "Vår fragmentariska och snabbt föränderliga förståelse påminner om situationen för kartografer på jordens yta för många århundraden sedan, då kartorna var fulla av osäkerheter och olika skildringar av större delen av planetens yta." Konsolidering av information om konnektivitet genom sammanslagning av logiskt likvärdiga hjärnregioner och sammanslagning av dessas konnektivitet är en nödvändig förutsättning för alla nätverksanalytiska studier. Vidare är det önskvärt att placera de sammanslagna hjärnregionerna i en sammanhängande, enad, hierarkisk hjärnkarta som rekursivt delar hjärnan och dess beståndsdelar till vilka korrespondensen bör riktas. E-post: dmodha@us.ibm.com. Denna artikel innehåller stödjande information på www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10. 1073/pnas.1008054107/-/DCSupplemental. *Det är viktigt att skilja mellan det faktiska fysiska nätverket i en macaque-hjärna och dess logiska beskrivning i nätverksteoretisk terminologi med hjälp av rapporterade data. Eftersom vi främst är intresserade av den senare användningen i detta dokument, kommer vi att hänvisa till nätverksbeskrivning som nätverk. † CoCoMac rapporterar också 13 498 rimliga anslutningar som testades men inte hittades. Detta minskar avsevärt möjligheten att projiceringar som finns i hjärnan är dramatiskt underprovtagna eller underrapporterade. Europaparlamentets och rådets förordning (EU, Euratom) nr 966/2012 av den 25 oktober 2012 om finansiella regler för unionens allmänna budget och om upphävande av rådets förordning (EG, Euratom) nr 1605/2002 (EUT L 298, 26.10.2012, s. 1).
Macaque hjärna vita frågor om långdistans Pathways (LDP) hittas framgångsrikt och karterade REF.
Network architecture of the long-distance pathways in the macaque brain
{'venue': 'Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America', 'journal': 'Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America', 'mag_field_of_study': ['Biology', 'Medicine']}