一、脑的连接

人脑是人体最为复杂的器官。一个健康的大脑约有1011个神经元。这些神经元之间大约存在1015个突触连接，从而形成一个庞杂的脑网络与脑连接，成为人类意识与认知的生物基础。对脑连接进行分析，能够全面细致地刻画大脑内部的组织模式，揭示认知过程的神经机制和各种脑疾病的发病机理。目前，对脑连接的分析研究基本从三个尺度上开展，即神经元水平的微观尺度、神经元集群水平的中间尺度和脑区水平的大尺度。但是，由于人类大脑皮层中神经元和神经元集群的数量都极其巨大，且它们之间的相互关系也是一个极其复杂的动态过程，因此，要在实际研究中描绘如此众多的节点的动态关系过程，其难度相当巨大，以现有的技术水平尚不可行。因此，目前主流研究多是在大尺度水平上开展，大都采用一些先验的脑区图谱来对大脑进行划分，例如，Brodmann图谱、AAL（Automated Anatomical Labeling，自动解剖标记）模板，从而定义脑网络的节点。

从类型上分，脑连接又分为脑的功能连接（Functional Connectivity）、脑的结构连接（Structual Connectivity）和脑的有效连接（Effective Connectivity），如图2-1所示。脑的功能连接是指不同脑区的活动在时间上的相关性与一致性；脑的结构连接是指不同脑区间神经纤维的连接情况，也称解剖连接；脑的有效连接是指一个脑区的活动对另一个脑区的活动所施加的影响。三者的本质区别在于：结构连接是脑区在解剖上的连接关系，功能连接和有效连接则是脑区活动在功能上的耦合关系。从连接的方向性看，结构连接与功能连接不关注方向性，只研究脑区间是否有连接，因此，这种连接是无向连接。而有效连接强调信息的流向与连接的因果性，因此，这种连接是有向连接。

图2-1　脑的连接类型（引自：Sporns等人的研究，2000）