大脑是一个高度复杂的动态系统，其活动和连接性会随着时间和空间不断变化。这种波动与个体的认知和行为特征密切相关，并且在精神和神经疾病中表现出特定的动态模式。以往的研究表明，大脑区域之间的功能连接变化并非随机，而是与大脑皮层功能梯度的空间分布密切相关。然而，当大脑受到外界扰动时，网络动态性如何重新组织？是否存在特定的生物学基础？这些问题仍需进一步探索。
中国科学院心理研究所涂毅恒研究组基于三个功能磁共振数据集，系统研究了静息态大脑网络动态性的组织规律。研究通过扰动大脑皮层梯度（感觉运动-联合轴）的两端，即前额叶和运动区，探讨了不同信息加工过程受到干扰时大脑网络动态性的变化特征。研究分为三个部分：研究一利用人类连接组计划（HCP）的健康年轻人数据，分析静息态大脑网络动态性的组织原则；研究二通过在前额叶区域施加经颅直流电刺激（tDCS），研究神经调控对大脑网络动态性的影响；研究三以运动通路受损的中风患者为对象，探究脑损伤对网络动态性的影响及其临床意义。
研究一发现，静息态网络动态性呈现从初级感觉区域向高级认知区域逐渐增强的分布模式。高动态性区域主要集中在眶额皮质、颞下回和前额叶皮质，而低动态性区域则位于中央前回、中央后回和枕上回。研究二通过tDCS刺激左侧眶额叶，发现感觉运动区和视觉皮层的网络动态性增加，而额上回和额下回的网络动态性降低。这种变化与感觉运动-联合轴呈显著负相关，并与神经递质受体和转运体的空间分布密切相关。
研究三分析了脑损伤患者的网络动态性变化，发现感觉运动皮层、内侧颞叶和枕叶的网络动态性减弱，而后扣带皮层、外侧颞叶和内侧前额叶的网络动态性增强。这种变化与感觉运动-联合轴呈显著正相关，并与神经递质受体和转运体的分布密切相关。此外，双侧运动区的网络动态性能够显著预测脑损伤患者的下肢运动功能。
研究结果表明，通过神经调控和脑损伤分别扰动感觉运动-联合轴的两端，能够引发相反的网络重组模式。这种重组模式与大脑的微观属性，尤其是神经递质受体与转运体的分布，存在密切关联。研究为理解大脑网络动态性的重组规律提供了重要依据，并为开发针对脑部疾病的治疗方案奠定了基础。
该研究获得了国家自然科学基金项目、科技创新2030-脑科学与类脑研究重大项目等资助，相关成果已发表于Fundamental Research。心理所涂毅恒研究组博士生陈婕和王飞雪为论文共同第一作者，北京中医药大学曹瑾副教授和心理所涂毅恒研究员为论文共同通讯作者。
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