清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

The physics of brain network structure, function and control

认知科学 认知 计算机科学 神经科学 航程(航空) 控制(管理) 功能(生物学) 脑功能 人工智能 数据科学 人工神经网络 人机交互 复杂网络 脑解剖学 网络动力学 信号(编程语言) 网络科学 建筑 心理学 神经信息学 动力系统理论 能量(信号处理) 计算神经科学 信息传输 复杂系统 认知网络 神经影像学
作者
Christopher W. Lynn,Danielle S. Bassett
出处
期刊:Nature Reviews Physics [Nature Portfolio]
卷期号:1 (5): 318-332 被引量:400
标识
DOI:10.1038/s42254-019-0040-8
摘要

The brain is a complex organ characterized by heterogeneous patterns of structural connections supporting unparalleled feats of cognition and a wide range of behaviors. New noninvasive imaging techniques now allow these patterns to be carefully and comprehensively mapped in individual humans and animals. Yet, it remains a fundamental challenge to understand how the brain's structural wiring supports cognitive processes, with major implications for the personalized treatment of mental health disorders. Here, we review recent efforts to meet this challenge that draw on intuitions, models, and theories from physics, spanning the domains of statistical mechanics, information theory, and dynamical systems and control. We begin by considering the organizing principles of brain network architecture instantiated in structural wiring under constraints of symmetry, spatial embedding, and energy minimization. We next consider models of brain network function that stipulate how neural activity propagates along these structural connections, producing the long-range interactions and collective dynamics that support a rich repertoire of system functions. Finally, we consider perturbative experiments and models for brain network control, which leverage the physics of signal transmission along structural wires to infer intrinsic control processes that support goal-directed behavior and to inform stimulation-based therapies for neurological disease and psychiatric disorders. Throughout, we highlight several open questions in the physics of brain network structure, function, and control that will require creative efforts from physicists willing to brave the complexities of living matter.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
9秒前
快乐碱基对完成签到 ,获得积分10
15秒前
OsamaKareem应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
傲娇斑马完成签到 ,获得积分10
37秒前
50秒前
我是笨蛋完成签到 ,获得积分10
1分钟前
默默然完成签到 ,获得积分10
1分钟前
宇文雨文完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
传奇3应助那那采纳,获得10
1分钟前
loii完成签到,获得积分0
1分钟前
agoodred完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
乐乐应助Sunny采纳,获得10
2分钟前
Sunny完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
Sunny发布了新的文献求助10
3分钟前
t铁核桃1985完成签到 ,获得积分0
3分钟前
俊杰完成签到,获得积分10
3分钟前
lily完成签到 ,获得积分10
4分钟前
萌兴完成签到 ,获得积分10
4分钟前
草木发布了新的文献求助10
4分钟前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
4分钟前
草木发布了新的文献求助10
4分钟前
害羞孤风完成签到 ,获得积分10
4分钟前
草木完成签到,获得积分20
4分钟前
草木发布了新的文献求助10
4分钟前
solution完成签到 ,获得积分10
4分钟前
5分钟前
草木发布了新的文献求助10
5分钟前
xue完成签到 ,获得积分10
5分钟前
寒冷的月亮完成签到 ,获得积分10
5分钟前
5分钟前
香蕉觅云应助草木采纳,获得10
5分钟前
orixero应助沧海泪采纳,获得10
5分钟前
lchenbio发布了新的文献求助10
5分钟前
5分钟前
6分钟前
沧海泪发布了新的文献求助10
6分钟前
lchenbio完成签到,获得积分10
6分钟前
高分求助中
Malcolm Fraser : a biography 680
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Climate change and sports: Statistics report on climate change and sports 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
Organic Reactions Volume 118 400
A Foreign Missionary on the Long March: The Unpublished Memoirs of Arnolis Hayman of the China Inland Mission 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6458624
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8268052
关于积分的说明 17621196
捐赠科研通 5527494
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2905734
邀请新用户注册赠送积分活动 1882500
关于科研通互助平台的介绍 1727287