脳の形、皮質トポロジ、および人間の進化へのネットワークアプローチ

ネットワーク分析は、システムのトポロジカル特性を調査するための定量的ツールを提供します。解剖学では、身体的接触の隣接性とパターンに応じて、身体部分の空間構成を調査するために使用できます。この研究では、進化的神経解剖学でしばしば考慮される人間の脳の主要領域の空間的隣接を表すモデルを構築し、そのトポロジー特徴を分析します。結果は、前頭葉が脳の後部領域からトポロジカルに独立していることを示唆しており、これはより統合され、相互の制約によって影響を受けます。前腹回は、前部ブロックと後部ブロックの間のヒンジを表します。外側側頭皮質は特に隣接する領域の影響を受けますが、頭頂皮質は脳全体の組織によって最小限に制約されます。皮質領域間の相互空間的影響を超えて、脳の形は、骨や結合元素を含む脳ケースの空間的および機械的影響によってさらに制約されます。前窩と頭頂骨は、脳脳脳の空間組織により敏感な要素です。これらのトポロジカル特性は、進化的変動と人間の脳の形態の巨視的な違いについて推論する際に適切に考慮する必要があります。

Network analysis provides a quantitative tool to investigate the topological properties of a system. In anatomy, it can be employed to investigate the spatial organization of body parts according to their contiguity and patterns of physical contact. In this study, we build a model representing the spatial adjacency of the major regions of the human brain often considered in evolutionary neuroanatomy, to analyse its topological features. Results suggest that the frontal lobe is topologically independent of the posterior regions of the brain, which in turn are more integrated and influenced by reciprocal constraints. The precentral gyrus represents a hinge between the anterior and posterior blocks. The lateral temporal cortex is particularly influenced by the neighbouring regions, while the parietal cortex is minimally constrained by the overall brain organization. Beyond the reciprocal spatial influences among cortical areas, brain form is further constrained by spatial and mechanical influence of the braincase, including bone and connective elements. The anterior fossa and the parietal bones are the elements more sensitive to the brain-braincase spatial organization. These topological properties must be properly considered when making inferences on evolutionary variations and macroscopic differences of the human brain morphology.