Studi tentang koneksi serat dalam materi putih otak sebagian besar telah dilakukan dengan pewarnaan anatomi di masa lalu. Namun demikian, metode ini, karena sifatnya yang invasif, hanya cocok untuk penelitian pada hewan dan tidak dapat digunakan untuk mempelajari otak manusia yang masih hidup. Munculnya pencitraan resonansi magnetik difusi telah memungkinkan untuk mempelajari serat materi putih otak manusia yang hidup secara non-invasif tanpa menyebabkan kerusakan pada struktur jaringan internal otak. Prinsip MRI difusi terutama didasarkan pada sifat difusi molekul air. Karena molekul air tidak bebas masuk dan keluar dari selubung mielin pada serat mielin, maka bentuk difusi molekul air pada serat mielin menunjukkan tingkat anisotropi yang tinggi. Dengan menggunakan teknik ini, besarnya anisotropi dalam voxel tertentu dapat diukur, yang secara tidak langsung dapat mencerminkan tingkat mielinisasi atau integritas bundel serat; berdasarkan arah anisotropi, arah bundel serat dapat ditelusuri. Teknik pelacakan serat berdasarkan pencitraan resonansi magnetik difusi telah banyak digunakan dalam studi populasi normal dan pasien dengan gangguan neuropsikiatri untuk mengamati perubahan pada saluran serat materi putih dengan cara yang tidak invasif. Namun, penggunaan pencitraan resonansi magnetik difusi dan metode pelacakan serat untuk mempelajari pola organisasi jaringan konektivitas struktural di otak manusia masih dalam tahap awal. Pada tahun 2007, Hagmann dkk. menggunakan pencitraan resonansi magnetik difusi untuk menganalisis data struktural dari dua subjek dan membentuk jaringan konektivitas struktural berbasis individu yang terdiri dari sekitar 1000 simpul di otak, dan menunjukkan bahwa jaringan tersebut memiliki karakter “dunia kecil” dan distribusi derajat simpulnya mengikuti distribusi hukum pangkat. Selanjutnya, Ituria-Medina dkk. menggunakan MRI berbobot difusi untuk membangun jaringan struktural berbobot difusi otak manusia pada 20 subjek. Dalam penelitian ini, mereka menggunakan atlas otak apriori untuk membagi otak menjadi 90 wilayah otak dan kemudian mengukur probabilitas konektivitas antara dua wilayah untuk membangun jaringan struktural otak. Analisis jaringan mengungkapkan bahwa jaringan otak memiliki sifat “dunia kecil”, dan distribusi derajat simpul wilayah otak mengikuti distribusi hukum pangkat yang terpotong secara eksponensial. Mereka lebih lanjut menemukan bahwa simpul inti dalam jaringan terutama didistribusikan di amigdala, precuneus, insula, lobus parietal superior, dan girus frontal superior. Pada tahun 2008, Gong dkk. mengumpulkan sampel besar data resonansi magnetik tensor difusi (MRI) dari 80 subjek, dan menggunakan pemetaan otak yang sama untuk membagi korteks serebral setiap subjek menjadi 78 wilayah, dan membentuk jaringan struktur otak setiap subjek dengan menetapkan ambang batas yang masuk akal untuk jumlah koneksi serat di antara wilayah otak, dan kemudian memperoleh jaringan struktur otak rata-rata dari 80 subjek. Melalui analisis mereka, mereka menemukan bahwa jaringan tersebut adalah jaringan “dunia kecil”, dan distribusi derajat simpul mengikuti distribusi hukum pangkat yang terpotong secara eksponensial, yang konsisten dengan studi jaringan otak berbasis pencitraan resonansi magnetik difusi oleh Ituria-Medina dkk. Selain itu, penelitian ini menemukan bahwa simpul inti jaringan sebagian besar terdistribusi di daerah kortikal bersama otak, tetapi daerah yang paling sentral berada di daerah precuneus dan medial frontal. Sebagian besar koneksi inti dalam jaringan terhubung ke simpul inti yang didistribusikan di antara belahan otak yang berbeda atau daerah otak yang berbeda di belahan otak yang sama, memberikan dasar struktural untuk diferensiasi dan integrasi fungsi otak. Pada tahun yang sama, Hagmann dkk. menggunakan teknik diffusion spectrumimaging (DSI) untuk membuat jaringan struktural otak tertimbang yang meliputi 998 dan 66 wilayah otak dalam lima subjek, dan menggambarkan wilayah inti dalam jaringan struktural otak dari perspektif yang berbeda dengan menghitung derajat simpul, sentralitas median, dan efisiensi simpul jaringan. Derajat simpul, mesosentrisitas, dan efisiensi simpul dihitung. Hasil perhitungan derajat simpul menunjukkan bahwa simpul inti jaringan terkonsentrasi di lobus parietal medial, lobus frontal medial, dan girus temporal superior, dll. Analisis sentralitas median dan efisiensi simpul menunjukkan bahwa titik pusat transmisi informasi terutama terletak di daerah medial korteks serebral, seperti precuneus dan girus cingulate posterior. Analisis lebih lanjut tentang modularitas jaringan mengungkapkan bahwa jaringan struktural otak dapat dibagi menjadi 6 modul, dan daerah otak (konektor) yang menghubungkan modul yang berbeda terutama terletak di girus cingulate anterior dan precuneus, sedangkan node inti dalam modul didistribusikan di lobus frontal, lobus temporal, dan lobus oksipital. Baru-baru ini, Li dkk. menggunakan teknik DTI untuk menyelidiki hubungan antara kecerdasan manusia secara individu dan sifat-sifat jaringan struktural otak. Para peneliti pertama-tama menilai dan mencatat IQ skala penuh (FSIQ) dari 79 subjek berdasarkan Skala Kecerdasan Orang Dewasa Wechsler, dan kemudian memperoleh jaringan struktural subjek individu berdasarkan metode pelacakan deterministik yang diusulkan oleh Gong et al. Dengan menghitung atribut jaringan struktur otak dan melakukan analisis korelasi parsial dengan skor FSIQ subjek, ditemukan bahwa atribut jaringan otak berkorelasi secara signifikan dengan skor FSIQ: semakin tinggi skor IQ subjek, semakin banyak sisi yang dimiliki jaringan otak, semakin pendek panjang jalur terpendek rata-rata, dan semakin tinggi efisiensi global jaringan. Hasil ini menunjukkan bahwa tingkat kecerdasan seseorang berkorelasi secara signifikan dengan topologi struktur otaknya, dan subjek dengan jaringan struktur otak yang efisien cenderung memiliki tingkat kecerdasan yang lebih tinggi. Yan dkk. juga menggunakan metode yang diusulkan oleh Gong dkk. [35] untuk menyelidiki hubungan antara jaringan struktural otak dan jenis kelamin, volume otak dan tingkat kecerdasan, dan menemukan bahwa efisiensi lokal jaringan struktural otak pada subjek wanita secara signifikan lebih tinggi daripada subjek pria, dan bahwa pada wanita, efisiensi lokal jaringan struktural otak dan volume otak secara signifikan berkorelasi negatif dengan tingkat kecerdasan. Baru-baru ini, Gong dkk. mengusulkan metode berbasis pelacakan serat probabilistik untuk membangun jaringan konektivitas struktural di otak manusia, dan menyelidiki efek usia dan jenis kelamin pada sifat topologi jaringan struktural otak. Mereka menemukan bahwa kepadatan koneksi dan efisiensi global jaringan struktural otak secara bertahap menurun seiring bertambahnya usia, dan daerah dengan pelemahan efisiensi yang paling signifikan terkonsentrasi di lobus parietal, sedangkan lobus frontal dan temporal menunjukkan kecenderungan peningkatan efisiensi. Pada saat yang sama, para peneliti juga menemukan bahwa jaringan struktural otak wanita memiliki efisiensi konektivitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan pria. Informasi dari data yang diperoleh dengan pencitraan resonansi magnetik difusi dapat digunakan untuk merekonstruksi serat materi putih otak manusia secara non-invasif, sehingga memperjelas lokasi struktural dan karakteristik perjalanan serat materi putih di antara wilayah otak. Oleh karena itu, dibandingkan dengan jaringan struktural otak berdasarkan indikator morfologi, jaringan struktural yang dibangun berdasarkan data resonansi magnetik difusi dapat secara lebih intuitif menggambarkan hubungan struktural yang sebenarnya antara wilayah otak. Namun, karena keterbatasan peralatan pencitraan resonansi magnetik dan teknik pencitraan, masih ada banyak masalah dalam rekonstruksi serat materi putih otak. Sebagai contoh, metode pelacakan serat yang ada (misalnya, metode pelacakan deterministik) masih mengalami kesulitan dalam merekonstruksi serat yang bersilangan dan serat yang lebih panjang, yang mengakibatkan hilangnya beberapa koneksi antara wilayah otak; di sisi lain, beberapa metode pelacakan serat probabilistik dapat mengatasi kesulitan di atas, tetapi metode ini pasti merekonstruksi beberapa koneksi semu yang tidak ada. Oleh karena itu, bagaimana merekonstruksi serat materi putih secara akurat menjadi kunci untuk membangun jaringan struktural otak berdasarkan pencitraan resonansi magnetik difusi, yang juga merupakan salah satu masalah inti dalam penelitian teknologi pencitraan resonansi magnetik difusi.