新传媒网中科大何晓松研究员团队揭示了颞叶癫痫(TLE)患者控制能量消耗与糖代谢的相关性，为网络控制理论(NCT)在癫痫发作中的应用提供了生物学基础。脑动力学研究。这项工作于 11 月 9 日发表在Science Advances上。
了解各种不同大脑区域的神经动力学机制一直是神经科学的主要焦点。近年来，源自工程学的NCT理论被广泛用于通过对不同大脑状态的转换进行建模来估计大脑动态过程中的控制能量。控制能量最初是指改变系统状态所需的能量输入。然而，当谈到大脑动力学时，这种能量输入的生物对应物仍然未知，这引发了对 NCT 应用的质疑。
基于对 TLE 患者和健康对照组大脑结构的比较，该团队模拟了两个具有代表性的大脑动态过程，并计算了这些过程中消耗的控制能量。结果表明，与健康对照相比，TLE 患者需要比健康对照显着更高的全局最优控制能量 (OCE) 来激活边缘网络。异常的能量效率与癫痫病灶的侧化一致，这意味着与癫痫病灶同侧的七个边缘脑区域消耗更多的控制能量来维持大脑动力。
基线葡萄糖代谢与控制能量消耗之间的相关性。图片来源：何小松等。
使用正电子发射断层扫描，该团队证实这些大脑区域的基线葡萄糖代谢水平与控制能量的消耗水平呈负相关，这意味着较低的基线代谢需要更多的能量才能获得相同水平的激活。基线区域代谢的下降是由结构完整性的丧失引起的，尤其是在海马体中，并最终导致维持大脑动力学的更高能量成本。
