大脑网络组织的多尺度建模：多层网络视角

原创 梁栋栋 集智俱乐部

导语
大脑是已知宇宙中最复杂的系统，展示了大量涌现现象。要全面了解大脑，需要对多尺度和水平下的神经组织进行综合描述。这意味着研究基因和突触之间的相互作用，大脑结构和动力学之间的关系，这种关系最终导致不同类型的行为，从感知到行动，从睡眠到清醒。
然而多尺度的大脑模型构建极具挑战，一部分原因是难以同时获取多尺度和水平下的大脑信息。研究者们致力于利用源自网络科学及复杂系统理论的新框架，来构建大脑网络组织的多尺度模型。近日发表于 Reviews of Modern Physics 的一篇综述文章介绍了神经元群高阶组织的多层网络特征，从结构-功能、振荡频率、时间演化三个方面介绍多尺度脑组织表征的最新进展。
研究领域：脑科学，多尺度建模，多层网络，复杂系统
梁栋栋 | 作者
梁金 | 审校
邓一雪 | 编辑

论文题目：
Colloquium: Multiscale modeling of brain network organization
论文链接：
https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.94.031002
1. 大脑的多尺度现象
人类大脑是已知最复杂的系统之一，强烈地吸引着科学家去理解和探索。在过去二十年里，大型脑项目的数量显著增加：人类脑计划（Human Brain Project）、脑倡议（Brain Initiative）以及中国脑计划（China Brain Project ）等。
大脑是一个复杂的系统，它展示了大量涌现现象，例如临界性，这些现象最终支配着许多生物的行为。而这些现象涉及到多个空间尺度，从分子水平到单个神经元，神经元群再到各个脑区，最终是整个大脑。同时还涉及到不同的时间尺度，从亚毫秒级到整个生命周期。