近年来，功能性神经成像的研究领域已经从单纯的局部化研究孤立的脑功能区域，转向更全面地研究功能网络中的这些区域。然而，用于研究功能网络的方法依赖于灰质中的局部信号，在识别支持脑区域间相互作用的解剖环路方面是有限的。如果能绘制大脑各区域之间的功能信号传导回路，就能更好地理解大脑的功能特征和功能障碍。我们开发了一种方法来揭示大脑回路和功能之间的关系:功能连接体Functionnectome。Functionnectome结合功能性核磁共振成像(fMRI)的功能信号和白质回路解剖，解锁并绘制出第一张功能性白质地图。为了展示这种方法的通用性，我们提供了第一张功能性白质图，揭示了连接区域对运动、工作记忆和语言功能的共同贡献。Functionnectome自带一个开源的配套软件，并通过将该方法应用于现有的数据集和任务fMRI之外，开辟了研究功能网络的新途径。
1.简介
核磁共振成像(MRI)可以前所未有地窥视活人的大脑内部。特别是，功能磁共振成像(fMRI)可以研究大脑的动态活动，并通过对比不同区域在执行任务时的参与情况，揭示出大脑的功能结构。
虽然经典的功能磁共振成像方法成果丰硕，但功能性神经成像领域最近已经从单纯的局部主义的大脑激活区域观点，转向一种具有功能性和有效连接的互动网络方法。功能连通性由脑远处区域的协调活动组成。由此产生的大脑地图揭示了大脑区域间同步工作的功能网络。然而，功能连通性并不能提供有关这些区域之间因果关系的任何信息。另一方面，有效连接使用大脑区域间的定向交互模型，揭示了功能级联中某些区域对其他区域的调节作用。这些方法已经证明，大脑是作为一个相互联系的整体而不是一个分割的实体来运作的。尽管取得了这些进步，但这两种方法都无法识别支持大脑区域间相互作用的解剖回路。了解底层的结构基板是至关重要的，例如，当区域之间的相互作用是重要的，但由一个间接的解剖网络支持。这一额外的知识将对健康的大脑和存在大脑损伤的情况下的功能产生深远的影响。
大脑的解剖回路支持大脑的功能，受损后会导致行为和认知障碍。历史上，人类通过死后大脑白质解剖来探索大脑的解剖回路。虽然解剖增强了我们对大脑区域之间物理联系的理解，但它们的应用仍然局限于死后的标本，需要费力且固有的破坏性程序。
磁共振成像技术的进展通过弥散加权成像示踪术促进了对人脑在体回路的研究。这种方法测量主要沿着轴突方向的水扩散，以重建轴突束(即通路)。当应用于整个大脑时，全脑纤维束造影可以被计算出来，通常被称为结构连接体。这种非侵入性的体内方法对绘制健康人群和临床人群的白质解剖图有极大的帮助。虽然纤维束造影可以让我们研究大脑区域之间的联系，但它并不能告诉我们它们的功能。
白质连接的功能作用大多是通过映射白质的功能缺陷来间接推断的。这通常是通过将病变映射到白质上并检查由此产生的功能缺陷来实现的。然而，这种方法受限于病变拓扑的可变性和大脑功能区域的不完整映射。最近，最新的高场强MRI机器显示了一些中等强度的与任务相关的白质fMRI信号。虽然很有希望，但这些结果在效应大小上是有限的，还需要进一步改进以推广这种新方法。此外，过去也曾尝试将功能磁共振成像的结构连接和大脑功能进行统计联系，包括静息状态的和基于任务的功能磁共振成像。然而，这些方法主要