关键词：认知神经科学，网络神经科学，大脑结构和功能连接，多模态大脑数据，信息论

论文题目：Evidence for increased parallel information transmission in human brain networks compared to macaques and male mice

期刊来源：Nature Communications

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41467-023-43971-z

图1：a 白质连接情况都由一个加权的对称矩阵描述。用K条最短路径算法计算出每一对脑区(i,j)之间的5条最短的结构连接（浅蓝色）。b 对于每个个体，用fMRI的时间序列z分数计算出每两个脑区之间的互信息。c 通过分析每条结构连接上的互信息，运用指标 DPI（data processing inequality）用来评价一个结构连接是否代表了脑区i和j之间的一条信息相关通路。左面板：脑区i，j由条经过脑区x₁，x₂的结构通路连接；绿线代表直接结构连接。右面板：如果互信息值没有沿着连接增大，就认为这个结构连接(i, x₁, x₂, j)被认为是传输信息的通路（如第一行，红色阴影），反之则不是传递信息的通路。d 对每个个体计算并行通讯得分（PCS，parallel communication score），对每对脑区i、j，计算作为信息传输通路的结构连接数量。e PCS能够进行跨物种的研究，清楚地展现出从选择性信息传输（浅黄色，low PCS）到并行信息传输（深棕色，high PCS）的大脑通讯策略谱系。

图2：哺乳动物物种的并行信息传输差距。左图是人、猕猴和小鼠大脑的示意图，来自scidraw.io。a 箱形图展示了个体大脑网络中考虑到DPI的结构连接数量（通讯密度）。每个彩色点代表了一个个体（人类：n=100；猕猴：n=9；小鼠：n=10），灰点代表由fMRI时间序列随机生成的零分布。b 平均种群PCS矩阵，表示了每对脑区之间的平均PCS值。颜色表示的单位是信息相关通路的数量。对于每个物种，脑区都是按照有意义的功能环路组织的，在图中由黑色方框表示。右侧的跨脑区平均PCS直方图显示了人类有较高的PCS，而猕猴和小鼠的PCS较低，表明人类能进行较多并行信息传输，而猕猴和小鼠主要进行选择性信息传输。直方图顶部是对应物种的PCS中位数[5-95百分位数]。

图3：中继信息传输策略反映了哺乳动物大脑的功能组织。a 中继信息传输通路在皮层中的分布，即每个脑区与其他所有脑区的平均PCS。右侧的条形图是每个大脑系统的平均节点PCS。b 人类、猕猴和小鼠大脑系统内部和之间的平均PCS。大脑系统被分为单模态和多模态区。c 每个实验对象的单模态系统之间、多模态系统之间和跨模态通讯的平均PCS。

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