Abstract Several studies have suggested that functional connectivity (FC) is constrained by the underlying structural connectivity (SC) and mutually correlated. However, not many studies have focused on differences in the network organization of SC and FC, and on how these differences may inform us about their mutual interaction. To explore this issue, we adopt a multi-layer framework, with SC and FC, constructed using Magnetic Resonance Imaging (MRI) data from the Human Connectome Project, forming a two-layer multiplex network. In particular, we examine whether node strength assortativity within and between the SC and FC layer may confer increased robustness against structural failure. We find that, in general, SC is organized assortatively, indicating brain regions are on average connected to other brain regions with similar node strengths. On the other hand, FC shows disassortative mixing. This discrepancy is apparent also among individual resting-state networks within SC and FC. In addition, these patterns show lateralization, with disassortative mixing within FC subnetworks mainly driven from the left hemisphere. We discuss our findings in the context of robustness to structural failure, and we suggest that discordant and lateralized patterns of associativity in SC and FC may explain laterality of some neurological dysfunctions and recovery.

Polygenic risk scores (PRSs) capture the genetic architecture of common diseases by aggregating genome-wide genetic variation into a single score that reflects an individual’s disease risk. These present new opportunities to identify molecular pathways involved in disease pathogenesis. We performed association analysis between PRSs and 3,442 plasma proteins in 3,175 healthy individuals, identifying 48 proteins whose levels associated with PRSs for coronary artery disease, chronic kidney disease, or type 2 diabetes. Integrative analyses of human and mouse data to characterise these associations revealed a role for polygenic effects on several well-known causal disease proteins and identified promising novel targets for future follow-up. We found implicated PRS-associated genes were responsive to dietary intervention in mice and showed strong evidence of druggability in humans, consistent with PRS-associated proteins having therapeutic potential. Overall, our study provides a framework for polygenic association studies, demonstrating the power of PRSs to unravel novel disease biology.

Abstract Childhood adversity is one of the strongest predictors of adolescent mental illness. Therefore, it is critical that the mechanisms that aid resilient functioning in individuals exposed to childhood adversity are better understood. Here, we examined whether resilient functioning was related to structural brain network topology. We quantified resilient functioning at the individual level as psychosocial functioning adjusted for the severity of childhood adversity in a large sample of adolescents (N=2406, aged 14-24). Next, we examined nodal degree (the number of connections that brain regions have in a network) using brain-wide cortical thickness measures in a representative subset (N=275) using a sliding window approach. We found that higher resilient functioning was associated with lower nodal degree of multiple regions including the dorsolateral prefrontal cortex, the medial prefrontal cortex, and the posterior superior temporal sulcus ( z > 1.645). During adolescence, decreases in nodal degree are thought to reflect a normative developmental process that is part of the extensive remodelling of structural brain network topology. Prior findings in this sample showed that decreased nodal degree was associated with age, as such our findings of negative associations between nodal degree and resilient functioning may therefore potentially resemble a more mature structural network configuration in individuals with higher resilient functioning.