Understanding how the structure of cognition arises from the topographical organization of the cortex is a primary goal in neuroscience. Previous work has described local functional gradients extending from perceptual and motor regions to cortical areas representing more abstract functions, but an overarching framework for the association between structure and function is still lacking. Here, we show that the principal gradient revealed by the decomposition of connectivity data in humans and the macaque monkey is anchored by, at one end, regions serving primary sensory/motor functions and at the other end, transmodal regions that, in humans, are known as the default-mode network (DMN). These DMN regions exhibit the greatest geodesic distance along the cortical surface-and are precisely equidistant-from primary sensory/motor morphological landmarks. The principal gradient also provides an organizing spatial framework for multiple large-scale networks and characterizes a spectrum from unimodal to heteromodal activity in a functional metaanalysis. Together, these observations provide a characterization of the topographical organization of cortex and indicate that the role of the DMN in cognition might arise from its position at one extreme of a hierarchy, allowing it to process transmodal information that is unrelated to immediate sensory input.

Cortical connectivity conforms to a series of organizing principles that are common across species. Spatial proximity, similar cortical type, and similar connectional profile all constitute factors for determining the connectivity between cortical regions. We previously demonstrated another principle of connectivity that is closely related to the spatial layout of the cerebral cortex. Using functional connectivity from resting-state fMRI in the human cortex, we found that the further a region is located from primary cortex, the more distant are its functional connections with other areas of the cortex. However, it remains unknown whether this relationship between cortical layout and connectivity extends to other primate species. Here, we investigated this relationship using both resting-state functional connectivity as well as gold-standard tract-tracing connectivity in the macaque monkey cortex. For both measures of connectivity, we found a gradient of connectivity distance extending between primary and frontoparietal regions. As in the human cortex, the further a region is located from primary areas, the stronger its connections to distant portions of the cortex, with connectivity distance highest in frontal and parietal regions. The similarity between the human and macaque findings provide evidence for a phylogenetically conserved relationship between the spatial layout of cortical areas and connectivity.

The dataset enables exploration of higher-order cognitive faculties, self-generated mental experience, and personality features in relation to the intrinsic functional architecture of the brain. We provide multimodal magnetic resonance imaging (MRI) data and a broad set of state and trait phenotypic assessments: mind-wandering, personality traits, and cognitive abilities. Specifically, 194 healthy participants (between 20 and 75 years of age) filled out 31 questionnaires, performed 7 tasks, and reported 4 probes of in-scanner mind-wandering. The scanning session included four 15.5-min resting-state functional MRI runs using a multiband EPI sequence and a high-resolution structural scan using a 3D MP2RAGE sequence. This dataset constitutes one part of the Leipzig Study for Mind-Body-Emotion Interactions database.