論文の概要: Understanding Mechanistic Role of Structural and Functional Connectivity in Tau Propagation Through Multi-Layer Modeling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.20148v1
- Date: Thu, 23 Oct 2025 02:52:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 03:08:17.217921
- Title: Understanding Mechanistic Role of Structural and Functional Connectivity in Tau Propagation Through Multi-Layer Modeling
- Title（参考訳）: 多層モデリングによるタウ伝播における構造的・機能的結合性の機械的役割の理解
- Authors: Tingting Dan, Xinwei Huang, Jiaqi Ding, Yinggang Zheng, Guorong Wu,
- Abstract要約: 大規模なネットワークアーキテクチャはアルツハイマー病の進行に重要な役割を果たしている。
構造的接続性(SC)と機能的接続性(FC)がタウ伝播にどのように影響するかは未だ不明である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.770622296344632
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Emerging neuroimaging evidence shows that pathological tau proteins build up along specific brain networks, suggesting that large-scale network architecture plays a key role in the progression of Alzheimer's disease (AD). However, how structural connectivity (SC) and functional connectivity (FC) interact to influence tau propagation remains unclear. Leveraging an unprecedented volume of longitudinal neuroimaging data, we examine SC-FC interactions through a multi-layer graph diffusion model. Beyond showing that connectome architecture constrains tau spread, our model reveals a regionally asymmetric contribution of SC and FC. Specifically, FC predominantly drives tau spread in subcortical areas, the insula, frontal and temporal cortices, whereas SC plays a larger role in occipital, parietal, and limbic regions. The relative dominance of SC versus FC shifts over the course of disease, with FC generally prevailing in early AD and SC becoming primary in later stages. Spatial patterns of SC- and FC-dominant regions strongly align with the regional expression of AD-associated genes involved in inflammation, apoptosis, and lysosomal function, including CHUK (IKK-alpha), TMEM106B, MCL1, NOTCH1, and TH. In parallel, other non-modifiable risk factors (e.g., APOE genotype, sex) and biological mechanisms (e.g., amyloid deposition) selectively reshape tau propagation by shifting dominant routes between anatomical and functional pathways in a region-specific manner. Findings are validated in an independent AD cohort.
- Abstract（参考訳）: 神経イメージングの新たな証拠は、病理学的タウタンパク質が特定の脳ネットワークに沿って構築されていることを示し、アルツハイマー病(AD)の進行において大規模なネットワークアーキテクチャが重要な役割を担っていることを示唆している。
しかし, 構造的接続性 (SC) と機能的接続性 (FC) がタウ伝播にどのように影響するかは明らかになっていない。
多層グラフ拡散モデルを用いて, SC-FCの相互作用について検討した。
タウが広がるコネクトームアーキテクチャの制約を示すだけでなく、我々のモデルはSCとFCの局所的非対称な寄与を明らかにする。
特に、FCは表皮、前頭皮質、側頭皮質に広がるタウを主に駆動するが、SCは頭頂部、頭頂部、辺縁部において大きな役割を担っている。
SC と FC の相対的な優位性は疾患の経過とともに変化し、FC はAD の早期に、SC は後期に一次となる。
SC-およびFC-dominant領域の空間パターンは、CHUK(IKK-alpha)、TMEM106B、MCL1、NOTCH1、THなどの炎症、アポトーシス、リソソーム機能に関与するAD関連遺伝子の局所的発現と強く一致する。
並行して、他の非修飾リスク因子(eg、APOE遺伝子型、性)および生物学的メカニズム(eg、アミロイド沈着)は、領域特異的な方法で解剖学的経路と機能的経路の間で支配的な経路をシフトすることで、選択的にタウ伝播を再構成する。
発見は独立したADコホートで検証される。
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