静息态脑功能网络的构建及社团结构分析研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:cjfandhf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
大脑可以接受外界的繁杂信息,对各种信息进行组织、加工、处理,完成整个思维过程,指导相关器官执行任务。探索人脑的组织结构与执行功能之间的关系,理解人脑的工作机制,对打开入脑功能活动的“黑盒”,探索人的思维过程,乃至对大脑相关病理学的研究都具有重要意义。如果将脑区域作为节点,将有功能连接的两脑区之间的关联作为边,那么人脑就可以抽象为一个复杂网络。社团结构是复杂网络的基本性质之一,通过分析网络的社团性质,可以理解真实系统的结构性质和内在活动关系。近年来,许多学者提出了很多不同的社团划分算法,并且成功用于划分社会成员关系网、生物网络等诸多现实世界的复杂网络。将社团性质应用于人脑功能网络,对人们理解大脑系统的运转机制有重要的启示。本研究利用功能磁共振成像技术获取人脑功能活动数据,通过构建基于时间序列的人脑功能网络,使用社团划分算法对脑网络进行划分,对脑功能网络的社团结构进行分析研究,探究大脑功能活动的机制。主要工作如下:(1)利用功能磁共振成像技术采集健康人静息态下的脑功能活动数据,对采集到的原始数据进行头动校正、空间标准化、高斯平滑、低频滤波等步骤的预处理,以降低数据噪声,去除一些干扰信号。(2)构建基于时间序列的脑功能网络。通过先验模板AAL将全脑划分为90个脑区域作为网络节点,通过计算每个脑节点的平均时间序列,利用皮尔逊相关法来计算两两脑区之间的功能连接程度,设定阈值得到功能连接边,将脑功能网络用二值矩阵来表示,成功的构建了脑功能网络。(3)划分脑功能网络的社团结构并分析研究。根据网络全连接理论和模块度理论,设定脑功能网络边数的阈值下限和上限;使用两种不同的社团划分算法——层次聚类算法和基于堆结构的贪婪算法,划分阈值范围内的脑功能网络,得到基本一致的社团划分结果,验证了人脑功能网络具有社团结构,并证实了这些社团结构是具有现实意义的,而不是随机性的社团;对脑网络社团结构在跨阈值范围内的差异化表现进行分析,得到了能够有效研究人脑功能网络的阈值范围;对脑节点和功能边在划分社团后的脑功能网络中所扮演的角色进行分析,指定了一些对控制全脑信息流起关键作用的脑节点和功能边,这些扮演重要角色的节点和边对人们理解全局网络属性及全脑信息流如何协调有着重要贡献。本文为人们理解大脑工作机制提供了一种有效的研究方法,同时也为探究神经病理学的病变脑区提供了一种有效的工具。
其他文献
Web服务作为实现面向服务计算的标准技术,是一个平台独立的、松耦合的、自包含的、基于可编程的Web的应用程序,它采用开放的XML标准描述、发布和配置这些应用程序,由于其对异
网络流量分类识别是互联网研究领域的重要分支。互联网流量的深入分析研究对于网络扩容和优化、网络安全、上层用户行为分析等具有重要意义。近年来,互联网的持续演进和发展给
无线传感器网络的节点能量非常有限,全部由自带电池供给难以更新,因此在路由设计时如何最大化地节省节点的能量以延长网络寿命是无线传感器网络发展亟待解决的关键技术和重要问
在经济全球化的背景下,选择合适的合作伙伴共同完成生产任务,是保证生产顺利进行和企业最终盈利的关键。合作伙伴的选择包括综合评价和优化组合两个主要环节。科学有效的综合
随着信息时代的来临以及互联网络的飞速普及,人们的生活习惯也随之发生了很大的变化,把更多的时间和精力从报纸刊物转向了网络媒体。网络媒体已经成为了人们获取信息的重要途
煤炭是我国能源的主体,我山西省矿产资源丰富,素有“煤矿之乡”之称,在全国的煤炭生产中煤储量中占有非常大的比例。在煤矿安全生产中,危害性最大的是瓦斯突出,因此对瓦斯突
随着自然语言和互联网的飞速发展,全球每天都有成千上万甚至上亿的各种新闻事件发布,而大部分是英文新闻,在汉语国家中也有大量的中文新闻公布,如何从这些大量英文新闻中快速的识
随着RFID技术的日渐成熟,应用范围越来越广,其安全和隐私问题也越来越受人们关注。目前RFID安全机制主要分为两类:一类是物理安全机制,另一类是设计安全认证协议。物理安全机
由于现实生活中很多实际问题的发生多为各学科相互作用的结果,如何处理交叉学科数据是业界的棘手问题。粗糙集理论作为一种新的软计算方法,它能有效的对不完备地、不精确、不
互联网的信息在过去几年爆炸式的快速增长,这种快速增长和Web的动态变化特性使得我们在Web上完成有效的信息获取变得十分重要。网络爬虫是一个自动程序,它能有条不紊地通过扫描