Nat. Commun. 速递：大脑临界性预测人类电生理数据中区域间同步的个体水平

关键词：大脑临界性，脑网络，区域间同步，临界相变，长程相关性

论文标题：Brain criticality predicts individual levels of inter-areal synchronization in human electrophysiological data

论文来源：Nature Communications

斑图链接：https://pattern.swarma.org/paper/72598964-3576-11ee-b6ce-0242ac17000d

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-40056-9

神经元振荡的瞬时长程同步调节着大规模神经元回路中的神经元处理和交流，对认知功能和行为至关重要，健康大脑的同步化水平适中，而同步不足或过度是几种脑部疾病的内表型。然而，在健康受试者中，大规模脑网络的平均同步水平也存在相当大的个体差异，这与行为变异性有关。

大脑临界性框架为理解大脑动态变化提供了一种方法，然而，对现实间同步和临界脑动力学进行广泛研究后，只有极少数证据表明现实间相关性的强度与人脑中的个体临界动力学有关。最近的理论研究表明，由于结构和机制的多样性，神经元系统不太可能在单一临界点上运行，相反，神经元系统被认为是在一个扩展的类似临界点的动力学机制中运行，该机制被称为格里菲斯相（Griffiths phase, GP）。

本文测试了个体同步水平是否能通过个体大脑状态预测临界动力学的扩展机制——GP，使用计算模型来评估同步如何依赖于以长程时间相关性（long-range temporal correlations, LRTCs）为指标的大脑临界性，作者从静息态脑磁图和立体脑电图数据中分析了长程时间相关性和振荡的同步性。在健康受试者中，同步性和LRTCs呈正线性和二次线性相关。

结果表明，同步水平的变化取决于个体在GP中的位置，健康脑区在其亚临界侧运行，而致痫区则在其超临界侧运行。同时认为，GP是大脑功能的基础，允许个体变异，同时保留临界性的功能优势。