皮层内在时间尺度与神经振荡的独特毕生轨迹
Distinct lifespan trajectories of cortical intrinsic timescales and neural oscillations
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大脑依靠神经活动的持续来整合信息，这种持续性在毕生中如何变化尚不清楚。研究用三个独立队列的静息态脑磁图（n = 1,156，年龄 6 至 88 岁）考察皮层内在时间尺度与 alpha 振荡频率，发现时间尺度从童年约 29 毫秒缩短至成年晚期 9 毫秒，且感觉到联合皮层的时间尺度层级始终保留；alpha 频率轨迹不同，成年早期达峰、中年后下降。个体化皮层丘脑模型将时间尺度压缩与更强的丘脑内抑制联系起来，传导延迟增加则部分解释 alpha 减慢。
三个独立队列共 1,156 名 6 至 88 岁被试的静息态脑磁图显示，皮层内在时间尺度从童年约 29 毫秒缩短到成年晚期 9 毫秒，而 alpha 振荡频率在成年早期达峰后于中年后下降。
大脑通过神经活动的持续性在时间上整合信息，然而这种持续性在人类整个生命周期中如何变化以及这些变化背后的机制仍不清楚。利用来自三个独立队列（n = 1,156；年龄 6-88 岁）的静息态脑磁图，我们系统考察了神经时间动力学的生命周期变化，重点关注皮层内在时间尺度与 alpha 振荡频率。我们发现，皮层内在时间尺度从儿童期约 29 ms 缩短至成年晚期 9 ms，其中下降最陡峭的阶段发生在 30 岁之前。这种压缩在各队列中可重复，并在所有皮层区域均被观察到，而时间尺度从感觉区到联合区的层级结构在整个生命周期中得以保留。相比之下，alpha 频率遵循一条不同的轨迹，在成年早期达到峰值，随后在中年之后下降。个体化皮层-丘脑模型将时间尺度压缩与更强的丘脑内抑制联系起来，而传导延迟的增加部分解释了 alpha 减慢。进一步的网络模拟表明，内在时间尺度主要反映集体网络动力学，而非单神经元动力学。总之，这些发现揭示了神经持续性与振荡节律各自不同的生命周期轨迹，提示集体皮层-丘脑动力学在人类大脑发育与衰老过程中的时间组织中的作用。
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来源：bioRxiv · Neuroscience · biorxiv.org