Мозг организован в сеть синхронизированной работы, которая имеет сложную и воспроизводимую топологическую структуру. Состояние покоя функциональной связи, метод, который измеряет межзональные корреляции в спонтанной деятельности мозга, был полезен для изучения функциональной организации сети здоровья.
Локальные и глобальные особенности этой функциональной сети тщательно откалиброваны для поддержки здорового разума, и сетевые дисфункции проявляются при нейроразвивающихся и нейродегенеративных заболеваниях. Так, идентификация субстратов, формирующих функциональную организацию сети, имеет значение для связи молекулярных (например, транскрипции генов) и поведенческих (например, психометрических) маркеров заболевания с функцией мозга.
Несмотря на обилие предшествующей работы по изучению соответствия крупномасштабной функциональной и анатомической связности, точные подложки, формирующие функциональную организацию сети, остаются неизвестными. Моделирование подходов к прогнозированию сетей на основе макро- или мезомасштабных анатомических сетей связи обычно моделирует активность массовых нейронов.
Эти подходы позволяют провести детальное теоретическое исследование относительного вклада локальной динамики в глобальную связь. Однако они ограничены отсутствием эмпирических данных относительно истинных ареальных различий в функционировании. Интеграция в такие модели разнообразных данных из различных масштабов исследований может углубить наше понимание того, как формируются функциональные сети.
Появляется работа, предполагающая, что экспрессия генов и ареальная химиоархитектура влияют на спонтанную функциональную активность мозга. Например, были обнаружены связи между плотностью расположения возбуждающих рецепторов и силой функциональных связей.
Другие обнаружили, что коррелирующая экспрессия генов, мера транскрипционного сходства между регионами, больше внутри функциональных сетей, чем между ними. Также, что гены, определяющие эти взаимосвязи, вовлечены в активность ионных каналов и синаптическую функцию. При этом остаются вопросы насчёт того, в какой степени эти отношения находятся и как они могут взаимодействовать.
Предыдущие исследования в этой области были ограничены в их разрозненности исследуемых регионов и сетей, и детальное понимание сложной сетевой структуры мозга требует, чтобы данные экспрессии генов были всесторонне отображены на соответствующих цельномозговых парцелляциях структурных и функциональных данных. Кроме того, остается неизвестным, модулируют ли транскрипционное сходство и анатомическая связанность в явной или интерактивной форме и изменяются ли эти взаимосвязи в зависимости от связи.
Модели, объясняющие функциональную организацию мозга, особенно полезны в доклинических моделях животных, где генетические и фармакологические манипуляции позволяют исследовать как этиологию, так и терапию при различных неврологических расстройствах. Учитывая это соображение, одним из самых простых способов применения нынешней статистической модели было бы определение теоретического воздействия экспериментальных возмущений на конкретные регионы, системы или даже генные кластеры в рамках конкретных систем.
Наконец, экспериментальная манипуляция активности и/или экспрессии генов в сочетании с одновременным функциональным измерением in vivo могут быть использованы для оценки того, какие кластеры генов (и какие рамки моделирования) являются лучшими для прогнозирования изменений в типичной или нетипичной функции мозга.