No passado, o estudo das conexões de fibras na substância branca do cérebro foi feito principalmente por coloração anatómica. No entanto, este método, devido à sua natureza invasiva, só é adequado para estudos em animais e não pode ser utilizado para estudar o cérebro humano vivo. O aparecimento da ressonância magnética de difusão tornou possível estudar de forma não invasiva as fibras da substância branca do cérebro humano vivo sem causar danos na estrutura interna do tecido cerebral. O princípio da ressonância magnética de difusão baseia-se principalmente nas propriedades de difusão das moléculas de água. Uma vez que as moléculas de água não são livres de entrar e sair da bainha de mielina das fibras mielinizadas, a forma de difusão das moléculas de água nas fibras mielinizadas apresenta um elevado grau de anisotropia. Utilizando esta técnica, é possível medir a magnitude da anisotropia num determinado voxel, o que pode refletir indiretamente o grau de mielinização ou a integridade do feixe de fibras; com base na direção da anisotropia, é possível traçar a direção do feixe de fibras. As técnicas de rastreio das fibras baseadas na ressonância magnética de difusão têm sido amplamente utilizadas em estudos de populações normais e de doentes com perturbações neuropsiquiátricas para observar alterações nos trajectos das fibras da substância branca de forma não invasiva. No entanto, a utilização da ressonância magnética de difusão e dos métodos de rastreio das fibras para estudar os padrões organizacionais das redes de conetividade estrutural no cérebro humano está ainda numa fase preliminar. Em 2007, Hagmann et al. utilizaram a ressonância magnética de difusão para analisar os dados estruturais de dois indivíduos e estabeleceram uma rede de conetividade estrutural de base individual com cerca de 1000 nós no cérebro, tendo demonstrado que a rede tem um carácter de “mundo pequeno” e que a distribuição dos graus dos nós segue uma distribuição de lei de potência. Posteriormente, Ituria-Medina et al. utilizaram a RM ponderada por difusão para construir uma rede estrutural ponderada por difusão do cérebro humano em 20 indivíduos. Neste estudo, utilizaram um atlas cerebral a priori para dividir o cérebro em 90 regiões cerebrais e, em seguida, mediram a probabilidade de conetividade entre duas regiões quaisquer para construir uma rede estrutural do cérebro. A análise da rede revelou que a rede cerebral tem uma natureza de “mundo pequeno” e que a distribuição do grau dos nós das regiões cerebrais segue uma distribuição de lei de potência exponencialmente truncada. Verificaram ainda que os nós centrais da rede se distribuíam principalmente na amígdala, no precuneus, na ínsula, no lobo parietal superior e no giro frontal superior. Em 2008, Gong et al. recolheram uma grande amostra de dados de ressonância magnética de tensor de difusão (MRI) de 80 indivíduos e utilizaram o mesmo mapeamento cerebral para dividir o córtex cerebral de cada indivíduo em 78 regiões e estabeleceram a rede da estrutura cerebral de cada indivíduo, definindo um limiar razoável para o número de ligações de fibras entre as regiões cerebrais e, em seguida, obtiveram a rede média da estrutura cerebral dos 80 indivíduos. Através da sua análise, verificaram que a rede era uma rede de “mundo pequeno” e que a distribuição do grau dos nós obedecia a uma distribuição de lei de potência exponencialmente truncada, o que é consistente com o estudo da rede cerebral baseado em imagens de ressonância magnética de difusão efectuado por Ituria-Medina et al. Além disso, este estudo constatou que os nós centrais da rede estavam predominantemente distribuídos nas regiões corticais conjuntas do cérebro, mas as regiões mais centrais estavam nas regiões precuneus e frontal medial. A maioria das conexões centrais da rede está ligada a nós centrais distribuídos entre diferentes hemisférios ou diferentes regiões cerebrais do mesmo hemisfério, fornecendo uma base estrutural para a diferenciação e integração das funções cerebrais. No mesmo ano, Hagmann et al. utilizaram a técnica de imagem do espetro de difusão (DSI) para estabelecer uma rede estrutural ponderada do cérebro que incluía 998 e 66 regiões cerebrais em cinco indivíduos, respetivamente, e descreveram as regiões centrais da rede estrutural do cérebro de diferentes perspectivas, calculando o grau do nó, a centralidade mediana e a eficiência do nó da rede. Foram calculados o grau nodal, a mesocentricidade e a eficiência nodal. Os resultados do cálculo do grau dos nós mostraram que os nós centrais da rede se concentravam no lobo parietal medial, no lobo frontal medial e no giro temporal superior, etc. A análise da centralidade mediana e da eficiência dos nós mostrou que os pontos centrais da transmissão de informação se localizavam principalmente nas regiões mediais do córtex cerebral, como o precuneus e o giro cingulado posterior. Uma análise mais aprofundada da modularidade da rede revelou que a rede estrutural do cérebro podia ser dividida em 6 módulos e que as regiões cerebrais (conectores) que ligavam os diferentes módulos se localizavam principalmente no giro cingulado anterior e no precuneus, enquanto os nós centrais dentro dos módulos se distribuíam no lobo frontal, no lobo temporal e no lobo occipital. Recentemente, Li et al. utilizaram a técnica DTI para investigar a relação entre a inteligência humana individual e as propriedades das redes estruturais cerebrais. Os investigadores começaram por avaliar e registar o QI de escala completa (FSIQ) de 79 indivíduos com base na Escala de Inteligência Wechsler para Adultos e, em seguida, obtiveram as redes estruturais de cada indivíduo com base no método de rastreio determinístico proposto por Gong et al. Calculando os atributos da rede estrutural do cérebro e efectuando uma análise de correlação parcial com as pontuações FSIQ dos indivíduos, verificou-se que os atributos da rede do cérebro estavam significativamente correlacionados com as pontuações FSIQ: quanto mais elevadas eram as pontuações de QI dos indivíduos, mais arestas tinha a rede do cérebro, mais curto era o comprimento médio do caminho mais curto e mais elevada era a eficiência global da rede. Estes resultados sugerem que o nível de inteligência de um indivíduo está significativamente correlacionado com a topologia da sua estrutura cerebral e que os indivíduos com redes de estrutura cerebral eficientes tendem a ter níveis de inteligência mais elevados. Yan et al. também utilizaram o método proposto por Gong et al. [35] para investigar a relação entre as redes estruturais cerebrais e o género, o volume cerebral e o nível de inteligência, e verificaram que a eficiência local das redes estruturais cerebrais em indivíduos do sexo feminino era significativamente superior à dos indivíduos do sexo masculino, e que, nas mulheres, a eficiência local das redes estruturais cerebrais e o volume cerebral estavam significativamente correlacionados de forma negativa com o nível de inteligência. Recentemente, Gong et al. propuseram um método probabilístico baseado no rastreio de fibras para construir redes de conetividade estrutural no cérebro humano e investigaram os efeitos da idade e do género nas propriedades topológicas das redes estruturais cerebrais. Verificaram que a densidade de ligação e a eficiência global da rede estrutural do cérebro diminuíam gradualmente com a idade, e que as regiões com o enfraquecimento mais significativo da eficiência se concentravam no lobo parietal, enquanto os lobos frontal e temporal apresentavam uma tendência para aumentar a eficiência. Ao mesmo tempo, os investigadores descobriram também que as redes estruturais cerebrais das mulheres têm uma eficiência de conetividade mais elevada do que as dos homens. A informação dos dados obtidos por ressonância magnética de difusão pode ser utilizada para reconstruir de forma não invasiva as fibras de matéria branca de um cérebro humano individual, clarificando assim a localização estrutural e as características de marcha das fibras de matéria branca entre regiões cerebrais. Por conseguinte, em comparação com as redes estruturais cerebrais baseadas em indicadores morfológicos, as redes estruturais construídas com base em dados de ressonância magnética de difusão podem retratar de forma mais intuitiva as verdadeiras ligações estruturais entre regiões cerebrais. No entanto, devido às limitações dos equipamentos de ressonância magnética e das técnicas de imagiologia, existem ainda muitos problemas na reconstrução das fibras da substância branca do cérebro. Por exemplo, os métodos de rastreio de fibras existentes (por exemplo, métodos de rastreio determinísticos) continuam a ter dificuldades em reconstruir fibras cruzadas e fibras mais longas, o que resulta na perda de algumas das ligações entre regiões cerebrais; por outro lado, alguns métodos probabilísticos de rastreio de fibras podem ultrapassar as dificuldades acima referidas, mas reconstroem inevitavelmente algumas pseudo-conexões que não existem. Por conseguinte, a forma de reconstruir com exatidão as fibras da substância branca torna-se a chave para a construção da rede estrutural do cérebro com base na ressonância magnética de difusão, que é também uma das questões centrais na investigação da tecnologia de ressonância magnética de difusão.