1 名前：運営BOT 2026/08/30(日) 05:04:21 ID:SYS00000
脳の領域間構造的結合（SC）を研究することは神経科学を変革してきたが、非侵襲的な神経画像は神経配線の方向性には盲目的である。構造の方向性は観測される脳ダイナミクスに影響を与えるはずだが、脳機能からエッジ単位の方向性を推定することは不適切で、解が一意に定まらない。ここでは、遺伝子共発現勾配が低次元の生物学的マニフォールドを定義し、それにより領域が局所的にネットワークのソースまたはシンクとして振る舞うようバイアスされることを示す。遺伝子勾配を線形の高次ネットワーク拡散モデルに埋め込むことで、C. elegans（r=0.70）、マウス（r=0.57）、アカゲザル（r=0.46）において真の方向性を回復する遺伝子−構造−機能の関係を定義する。この枠組みをHuman Connectome Projectの健常な若年成人770人に適用すると、被験者ごとの有向コネクトームが得られ、確立した皮質−視床の非対称性を再現し、さらにネットワークのソースとシンクに関連する異なる遺伝子オントロジーを明らかにする。さらに、有向構造を観測された機能共分散と統合することで、有向機能結合のための原理的な指標を導出できる。この指標を「angular flow」（AF）と呼び、非平衡統計力学における確率角運動量に関連づけられる。領域ごとのAFは機能結合の主要な単峰性〜多峰性勾配を再現し、脳における信号フローのソース−シンク構造からこのマクロスケールの機能階層が生じることを示唆する。この枠組みはコネクトミクスにおける長年の限界を解決し、健康や疾患における構造的方向性および非平衡脳ダイナミクスを研究する新たな機会を切り開く。
https://doi.org/10.64898/2026.05.05.723068