Сети головного мозга человека в норме и при заболеваниях

Цель обзора: Последние достижения статистической физики сложных сетей были применены к данным нейровизуализации, чтобы углубить понимание структурных и функциональных сетей головного мозга человека. В обзоре представлены исследования, в которых показатели теории графов применялись к данным структурной МРТ, диффузионной МРТ, функциональной МРТ, электроэнцефалографии и магнитоэнцефалографии.

Результаты: Свойства сложных сетей достаточно последовательно выявляются во всех методах нейровизуализации и в широком диапазоне пространственных и временных масштабов. К общим свойствам относятся организация по принципу малого мира, высокая эффективность передачи информации при низких затратах на структурные связи, модульность и наличие узловых центров сети. Показатели структурных и функциональных сетей имеют наследуемый характер и изменяются при нормальном старении. Клинические исследования, главным образом при болезни Альцгеймера и шизофрении, выявили нарушения организации сетей у пациентов. В дальнейшем, вероятно, будут предприниматься попытки объединить структурные и функциональные сети в интегрированных моделях и изучить взаимозависимость организации сетей и когнитивных функций.

Выводы: Теоретико-графовый анализ данных нейровизуализации быстро развивается и потенциально может стать относительно простым, но мощным количественным инструментом для описания и сравнения целостных структурных и функциональных сетей головного мозга человека в различных экспериментальных и клинических условиях.