我校学者于2026年6月25日在生物学权威期刊《Communications Biology》（《Nature》子刊）上发表题为“Multiscale structural connectome eigenmodes constrain human brain functional dynamics”的研究论文。成都中医药大学师资博士后夏杰为论文第一作者，成都中医药大学曾芳教授、电子科技大学廖伟教授为论文共同通讯作者，成都中医药大学为论文第一完成单位。

人脑由数百亿个神经元和数以万亿计的神经连接构成，是一个跨越微观到宏观尺度的复杂网络。这些神经解剖连接不仅为信息传递和处理提供了结构基础，也支撑着感知、学习和决策等高级认知功能。然而，多尺度脑结构连接如何塑造脑功能动力学，仍然是神经科学领域的重要科学问题。

针对传统结构–功能耦合研究主要依赖白质纤维追踪描绘脑结构连接，难以全面刻画活体人脑中皮层内轴突分支、浅表白质纤维及复杂交叉纤维等结构特征，无法完整反映脑结构的多尺度组织特征。为突破这一局限，本研究创新性地融合了三类互补的结构信息：白质纤维追踪强度（反映长程白质连接）、皮层测地距离（反映皮层空间邻近关系及短程布线成本）和微结构剖面协方差（基于髓鞘敏感磁共振成像皮层深度方向的信号剖面，表征不同脑区之间的微结构相似性），构建了多尺度结构连接组（multiscale structural connectome，MSC），为揭示脑结构约束脑功能动态提供了新的研究框架。

该研究利用图信号处理方法提取了一组具有空间频率特异性的多尺度结构连接特征模态。相较于传统结构连接，这些特征模态能更准确地重建静息态和任务态脑功能活动。其次，为回答“不同大脑区域的功能活动是否受到多尺度结构不同程度的约束”，提出了多尺度结构-功能解耦（multiscale structure-function decoupling，MSFD）指标，用于量化大脑功能活动与多尺度结构连接之间的局部解耦程度。研究揭示MSFD呈现从初级感觉运动皮层到高级联合皮层逐渐解耦的空间梯度，并再现了微观结构属性和宏观功能层级组织。为进一步解析这种空间分布背后的潜在生物学基础，该研究整合神经递质受体、线粒体特征和基因转录组数据，建立“宏观—微观”跨尺度关联模型。研究发现，MSFD空间分布与阿片类神经递质受体和线粒体琥珀酸脱氢酶显著相关，并与富集于突触结构和突触信号调控相关基因的转录组表达模式高度共定位。

该研究建立了多尺度结构与功能耦合模型，揭示了多尺度脑结构连接在塑造脑功能动力学中的关键作用，为理解脑结构–功能关系提供了新的神经生物学见解。

该研究得到了国家自然科学基金杰出青年基金（No.82225050）、国家自然科学基金（Nos. 62571105、82302293）、四川省科技厅项目（Nos. 2026NSFSCZY0055、2024NSFSC1782）以及四川省天府青城计划的资助。

全文链接：https://www.nature.com/articles/s42003-026-10558-5

（文、图/针灸脑科学研究中心）