Distinct regions of the cerebellum connect to separate regions of the cerebral cortex forming a complex topography. While key properties of cerebellar organization have been revealed in group-averaged data, in-depth study of individuals provides an opportunity to discover functional-anatomical features that emerge at a higher spatial resolution. Here functional connectivity MRI was used to examine the cerebellum of two intensively-sampled individuals (each scanned across 31 MRI sessions). Connectivity to somatomotor cortex showed the expected crossed laterality and inversion of the body maps between the anterior and posterior lobes. A surprising discovery was connectivity to the primary visual cortex along the vermis with evidence for representation of the central field. Within the hemispheres, each individual displayed a hierarchical progression from the inverted anterior lobe somatomotor map through to higher-order association zones. The hierarchy ended near Crus I/II and then progressed in reverse order through to the upright somatomotor map in the posterior lobe. Evidence for a third set of networks was found in the most posterior extent of the cerebellum. Detailed analysis of the higher-order association networks around the Crus I/II apex revealed robust representations of two distinct networks linked to the default network, multiple networks linked to cognitive control, as well as a separate representation of a language network. While idiosyncratic spatial details emerged between subjects, each of these networks could be detected in both individuals, and small seed regions placed within the cerebellum recapitulated the full extent of the spatially-specific cerebral networks. The observation of multiple networks in juxtaposed regions at the Crus I/II apex confirms the importance of this zone to higher-order cognitive function and reveals new organizational details.

The human cerebral cortex is populated by specialized regions that are organized into networks. Here we estimated networks using a Multi-Session Hierarchical Bayesian sModel (MS-HBM) applied to intensively sampled within-individual functional MRI (fMRI) data. The network estimation procedure was initially developed and tested in two participants (each scanned 31 times) and then prospectively applied to 15 new participants (each scanned 8 to 11 times). Detailed analysis of the networks revealed a global organization. Locally organized first-order sensory and motor networks were surrounded by spatially adjacent second-order networks that also linked to distant regions. Third-order networks each possessed regions distributed widely throughout association cortex. Moreover, regions of distinct third-order networks displayed side-by-side juxtapositions with a pattern that repeated similarly across multiple cortical zones. We refer to these as Supra-Areal Association Megaclusters (SAAMs). Within each SAAM, two candidate control regions were typically adjacent to three separate domain-specialized regions. Independent task data were analyzed to explore functional response properties. The somatomotor and visual first-order networks responded to body movements and visual stimulation, respectively. A subset of the second-order networks responded to transients in an oddball detection task, consistent with a role in orienting to salient or novel events. The third-order networks, including distinct regions within each SAAM, showed two levels of functional specialization. Regions linked to candidate control networks responded to working memory load across multiple stimulus domains. The remaining regions within each SAAM did not track working memory load but rather dissociated across language, social, and spatial / episodic processing domains. These results support a model of the cerebral cortex in which progressively higher-order networks nest outwards from primary sensory and motor cortices. Within the apex zones of association cortex there is specialization of large-scale networks that divides domain-flexible from domain-specialized regions repeatedly across parietal, temporal, and prefrontal cortices. We discuss implications of these findings including how repeating organizational motifs may emerge during development.