脳活動は、神経アバランチ、すなわち、個々のニューロンや局所ネットワークから全脳のダイナミクスに至るまで、複数のスケールにまたがって生じる協調的活性の一過的エピソードの連なりとして理解できる。アバランチは通常、その大きさ、持続時間、活性化した構成要素数、連続する事象を隔てるサイレントタイムといった特徴によって特徴づけられる。これらの特徴は周辺分布を通じて広く検討されてきたが、時間的組織化や、基盤となる脳アーキテクチャに対する依存性は十分に解明されておらず、神経アバランチをより遅い脳のダイナミクスに埋め込むための枠組みが欠けている。そこで本研究では、30人の健常参加者における閉眼安静時の脳磁図（MEG）記録と対応する構造結合地図を解析し、アバランチのサイズとサイレントタイムのダイナミクスを調べた。大きなアバランチは短いサイレントタイムに続く傾向がある一方、小さなアバランチは長い無活動期間の後に生じる可能性が高いことを見いだした。アバランチのサイズとサイレントタイムの経験的な同時分布に基づき、偶然水準を超えて生じる4種類の事象（アバランチ大/小、先行するパウズ長/短）を定義できた。どちらか一方の特徴が小さい値で他方が大きい値を取るような混合カテゴリは、期待値よりも頻繁に現れたが、同一カテゴリの事象は偶然よりも起こりにくかった。さらに、連続する事象は同じカテゴリに留まる傾向があり、この現象を持続性と呼ぶ。次に、脳領域の結合プロファイルが、異なるサイズのアバランチに参加する傾向を形作るかどうかを検討した。より強く結合した領域は小さなアバランチに最も頻繁に参加し、一方で結合が弱い領域は大きなアバランチで優先的に動員される傾向があった。このパターンは、高結合のハブがネットワークを伝播するゆらぎにより敏感であるため、頻繁であるが空間的に局在した事象が生じやすいことを反映している可能性がある。対照的に、より末梢的な領域の動員には、より広範でより強い集合的活動が必要であり、より稀な大規模アバランチのときにのみ起こるのかもしれない。これに対し、領域の参加は、アバランチに先行するサイレントタイムとの明確な関連を示さなかった。以上の結果は、神経アバランチが時間的に独立でも解剖学的に制約されないものでもないことを示す。すなわち、その配列には直前の出来事の記憶が保持され、一方で構造トポロジーは、アバランチが成長するにつれてどの領域が動員されるかを形作る。アバランチのダイナミクスを、より遅い時間的組織化と構造結合地図と結びつけることで、本研究は一過的事象が進行中の脳活動にどのように埋め込まれるかを理解するためのマルチスケールな枠組みを提供する。
https://doi.org/10.64898/2026.08.10.743923