Abstract Listening to pleasurable music is known to engage the brain’s reward system. This has motivated many cognitive-behavioral interventions for healthy aging, but little is known about the effects of music-based intervention (MBI) on activity and connectivity of the brain’s auditory and reward systems. Here we show preliminary evidence that brain network connectivity can change after receptive MBI in cognitively unimpaired older adults. Using a combination of whole-brain regression, seed-based connectivity analysis, and representational similarity analysis (RSA), we examined fMRI responses during music listening in older adults before and after an eight-week personalized MBI. Participants rated self-selected and researcher-selected musical excerpts on liking and familiarity. Parametric effects of liking, familiarity, and selection showed simultaneous activation in auditory, reward, and default mode network (DMN) areas. Functional connectivity within and between auditory and reward networks was modulated by participant liking and familiarity ratings. RSA showed significant representations of selection and novelty at both time-points, and an increase in striatal representation of musical stimuli following intervention. An exploratory seed-based connectivity analysis comparing pre- and post-intervention showed significant increase in functional connectivity between auditory regions and medial prefrontal cortex (mPFC). Taken together, results show how regular music listening can provide an auditory channel towards the mPFC, thus offering a potential neural mechanism for MBI supporting healthy aging.

Abstract The accurate measurement of three-dimensional (3D) fiber orientation in the brain is crucial for reconstructing fiber pathways and studying their involvement in neurological diseases. Optical imaging methods such as polarization-sensitive optical coherence tomography (PS-OCT) provide important tools to directly quantify fiber orientation at micrometer resolution. However, brain imaging based on the optic axis by PS-OCT so far has been limited to two-dimensional in-plane orientation, preventing the comprehensive study of connectivity in 3D. In this work, we present a novel method to obtain the 3D fiber orientation in full angular space with only two illumination angles. We measure the optic axis orientation and the apparent birefringence by PS-OCT from a normal and a 15 deg tilted illumination, and then apply a computational method yielding the 3D optic axis orientation and true birefringence. We verify that our method accurately recovers a large range of through-plane orientations from -85 deg to 85 deg with a high angular precision. We further present 3D fiber orientation maps of entire coronal sections of human cerebrum and brainstem with 10 μm in-plane resolution, revealing unprecedented details of fiber configurations. We envision that further development of our method will open a promising avenue towards large-scale 3D fiber axis mapping in the human brain and other complex fibrous tissues at microscopic level.

The human brain undergoes substantial developmental changes in the first five years of life. Particularly in the white matter, myelination of axons occurs near birth and continues at a rapid pace during the first 2 to 3 years. Diffusion MRI (dMRI) has revolutionized our understanding of developmental trajectories in white matter. However, the mm-resolution of