大腦功能的實現依賴于不同功能的大腦系統之間的有效溝通。解剖學上支持神經功能溝通和整合的底物是“連接組”，即神經系統結構連接的復雜網絡。

越來越多的文獻表明，許多神經和精神疾病都與人類連接組的網絡特征改變有關。許多研究報告了不同疾病在同一組網絡屬性中表現出的變異。例如，在阿爾茨海默病、自閉癥、精神分裂癥、抑郁癥、肌萎縮側索硬化癥(ALS)和癲癇等疾病中，默認網絡的功能連接均發生了變化。同樣，連接組模塊化結構的破壞也與自閉癥、抑郁癥、癲癇、精神分裂癥和22q11微缺失綜合征有關。

2. 腦網絡的基本概念

首先，大腦網絡具有形成局部密集的集群或模塊的強烈傾向，這反映模塊內部的連接豐富，模塊之間的連接相對稀疏，即模塊化的概念。綜合起來，這些網絡屬性的存在反映了大腦信息分離的傾向，形成了專門的神經處理和獨特的功能系統的解剖學基礎。

連接組映射的第二個常見特性是描述全腦集成的網絡屬性，即“整合”。

作者認為，“模塊化”和“整合”是實現腦網絡基本原則的基本途徑。腦網絡的基本原則體現在兩個方面，第一將腦網絡形成所需的物理和代謝成本最小化的趨勢，第二全腦不同大腦區域之間有效的神經通信（不僅僅是相連，還要高效）。在實現這兩個原則的過程中，“模塊化”對于降低大腦在具體區域的代謝成本而言有決定性的作用，而“整合”則實現了不同區域在局部“模塊化”實現后的遠距離信息的高效傳輸。

3.不同障礙類型中的腦連接障礙

大腦網絡研究表明連接組參與了廣泛的神經系統疾病。阿爾茨海默病(AD)似乎涉及結構和功能連接組的廣泛變化，包括小世界屬性的喪失(解剖核心減少)、功能中樞的改變和靜息態網絡的模塊化重組。高水平的跨通道的研究表明，amyloid-β（一種蛋白質）沉積的區域與大腦網絡中高水平的功能連通的腦區重疊。

同時，網絡連接組還參與了廣泛的精神性疾病。例如，研究報告了自閉癥譜系障礙SD)早期發育時存在連接組的變化，包括較低的白質完整性、較大的纖維數量和增加的網絡路徑長度。網絡研究進一步報道了ASD患者大腦整合回路功能低下，局部回路功能過度連接，以及個體間功能連接水平的差異，這些差異可能與自閉癥相關的特征有關。

再有功能研究進一步表明，精神分裂癥患者（schizophrenia ）的連接水平降低，功能連接的模式也更加隨機。其連接受到干擾的程度可能與癥狀的嚴重程度有關，這會表現在個體差異上面。

除此以外，重度抑郁癥可能涉及到對情緒處理起關鍵作用的腦區之間的解剖學連接的變化。不同的功能連接模式與抑郁癥的類型和嚴重程度以及不同的臨床亞型有關。

這說明，大腦網絡連接組也參與了廣泛的精神性疾病。

通過以上的論述，作者闡明了大腦網絡連接組在不同類型障礙中（如精神性疾病和神經性疾?。┒加兄@著的影響，而“模塊化”特征和“整合”特征在這個過程中發揮了突出的作用。

4.“模塊化”、“整合”和疾病的關系

一些大腦疾病似乎是由局限于特定局部網絡的中斷引起的。例如，以不同行為癥狀為特征的不同神經退行性綜合征最初針對特定的功能子系統。有證據表明，不同神經退行性疾病的萎縮模式與健康大腦中靜息態網絡特定的功能布局存在空間重疊。

例如，阿爾茨海默病中皮質萎縮的模式反映了默認網絡的地形，而額顳葉癡呆的萎縮模式反映了突顯網絡的布局，以及ALS最初主要影響運動網絡。

因此，每一種神經退行性疾病似乎都是從最初的震中（epicentre，這里應該理解為病源節點） 開始的，隨著逐漸萎縮的模式沿著震中的連通性模式擴散，網絡的模塊化組織最初將影響局限于最初受影響的子網絡。

同時，神經“整合”為疾病對全局網絡的影響提供了更廣泛的路徑。首先，就像在互聯網、通訊和交通網絡中一樣，大腦中樞的中心位置使它們容易受到攻擊，成為全局網絡破壞的常見源頭。它們的高中心性進一步導致了神經元結構、生理和代謝的差異，使它們成為疾病過程中常見的參與者。第二，保持高水平的全腦溝通和一體化的總體動力，使人類大腦容易出現局部變化迅速擴散的風險，并在整個網絡中引發一系列關鍵的故障（級聯網絡故障）。

疾病的早期影響主要集中在一個特定的網絡模塊中，而關鍵節點及其連接的損壞可能導致連接組中許多位置的結構和功能更改，可以看出，“模塊化”和“整合”帶來的局部效應和關鍵節點易受攻擊的效應為疾病的可能產生具有重要影響。其中一個網絡節點的故障觸引發拓撲相鄰節點的補償效應(例如，活動增加)，目的是接管故障節點的角色，并保持最佳的大腦功能狀態。這些節點負擔的增加將反過來導致它們失敗的概率增加，從而引發整個網絡中節點的級聯故障。關鍵節點的全局連接性使它們更有可能參與這種補償過程。

作者通過對疾病形成和發展過程中“模塊化”和“整合”特征在網絡障礙中起到的具體作用的分析，闡明了“模塊化”和“整合”的網絡特征對于研究跨障礙疾病的網絡底物識別的重要性，從而順利引出了以“模塊化”和“整合”為兩個維度的新框架。

原文：

A cross-disorder connectome landscape of brain dysconnectivity

MP van den Heuvel, O Sporns - Nature Reviews Neuroscience, 2019