發(fā)布時間：2020-04-22 07:40

【摘要】：人腦是自然界中最復雜的系統(tǒng)之一,復雜網(wǎng)絡理論應用于腦結構與功能的研究已經(jīng)成為腦科學領域研究的熱點。論文以解析大腦復雜的動力學以及時空傳遞特性為目的,采用功能磁共振數(shù)據(jù)(Functional Magnetic Resonance Imaging,f MRI)集為主要研究對象,依據(jù)CLM相繼故障模型,研究了正常人大腦的魯棒性和原發(fā)性全面強直陣攣癲癇患者(Generalized tonic-clonic seizure,GTCS)的腦網(wǎng)絡以及其潛在致病原理。相繼故障指在大部分實際網(wǎng)絡中,一個或多個節(jié)點的失效(隨機或蓄意)會通過節(jié)點之間的耦合關系引起其他節(jié)點發(fā)生故障,由此產(chǎn)生連鎖反應,導致相當一部分節(jié)點甚至整個網(wǎng)絡的崩潰。正常人的腦網(wǎng)絡具有高效性、動態(tài)性,某個節(jié)點的失效極可能引發(fā)相繼故障。負荷最大節(jié)點失效,其承載的信息量將瞬間崩潰,對整個腦網(wǎng)絡的魯棒性將會產(chǎn)生的影響尚不清楚。首先對正常人的靜息態(tài)功能核磁共振圖像進行預處理,利用AAL模板將正常人的大腦分割成90個腦區(qū)。然后分別計算兩兩腦區(qū)之間的Pearson相關系數(shù)。接著設定閾值以獲得鄰接矩陣來描述正常人功能腦網(wǎng)絡。最后設置容量系數(shù),賦予該網(wǎng)絡每個腦區(qū)容許值。并對負荷最大腦區(qū)進行攻擊;分析正常人腦功能網(wǎng)絡的在遭遇攻擊之后的各項網(wǎng)絡特征的變化情況。研究表明,正常人腦網(wǎng)絡對于抵抗相繼故障表現(xiàn)出較強的魯棒性并且該網(wǎng)絡具有較穩(wěn)定的拓撲結構。原發(fā)性強直陣攣癲癇患者由于病灶區(qū)的異常,產(chǎn)生影響全腦的動力學行為�；谠摷膊〉奈粗獎恿W行為,本研究提出假設:CLM相繼故障可對癲癇患者的病發(fā)以及其動態(tài)傳播過程進行模擬。此外,GTCS中的負荷最大節(jié)點承載了最大信息,較容易導致相繼故障。因此,本文選擇GTCS中的負荷最大腦區(qū)作為模擬癲癇病發(fā)過程的病灶腦區(qū)。首先,以GTCS組中的負荷最大節(jié)點(左側額中回)作為種子節(jié)點,分別在GTCS組與正常對照組做與全腦的功能連接,并采用雙樣本t檢驗,判斷該腦區(qū)是否具有病理生理學依據(jù)。若GTCS組中的負荷最大節(jié)點具有臨床意義,選取GTCS組負荷最大節(jié)點為攻擊節(jié)點,分別對GTCS組和正常對照組腦網(wǎng)絡進行相繼故障模擬,分析GTCS組與正常對照組網(wǎng)絡特征各項參數(shù)的差異,以及GTCS效率降低比較明顯的腦區(qū)功能。研究表明,CLM相繼故障模擬GTCS的病發(fā)動力學過程具有合理性,并且左側額中回極可能是該疾病的潛在病灶腦區(qū)。
【圖文】：

圖 2.1 功能磁共振原始圖像據(jù)預處理過程在數(shù)據(jù)的時間閾和空間閾分別進行。在主要包括校正被試的偏移矢量、對不同結構或形狀的及對數(shù)據(jù)進行擬合的平滑操作。而時間閾的處理方法生的噪聲等無用信號，常常采用剔除信號的線性漂移數(shù)據(jù)的時候，時間序列可能具有較高的自相關性，因號的影響。具體的預處理如下：校正進行 fMRI 數(shù)據(jù)收集的期間，由于時間較長，，呼吸等MRI 數(shù)據(jù)很容易產(chǎn)生較大的頭動。例如，在一個被試的 逼近位置發(fā)生變化的參數(shù)，頭部的偏移包括 6 個矢量。如圖 2.2 所示，為一個被試的大腦在 x、y、z 軸的平，圖中 translation 表示 x、y、z 軸的轉動矢量曲線圖；平移矢量曲線圖。通常情況，以第一幅圖像為基準，置進行補償，使其他圖像與參照圖像的不匹配性誤差

靜息狀態(tài)下腦網(wǎng)絡的 CLM 相繼故障模型研究例如，對參考圖像 g 和被校正圖像 f 進行配準，argmax ( , ( ))r MM S g M f性測度，rM 為所求的最佳空間變換。原始圖像經(jīng)示。該圖與原始功能磁共振圖像相比，大腦的矢系更加整齊。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O157.5

【參考文獻】

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1 王海寶;余永強;孫中武;徐麗艷;潘豪;李仁民;吳津民;;老年抑郁癥情緒記憶網(wǎng)絡特征靜息態(tài)功能磁共振研究[J];中華行為醫(yī)學與腦科學雜志;2015年04期

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3 項蕾;張志強;許強;盧光明;;原發(fā)全面強直陣攣癲癇功能連接密度圖研究[J];醫(yī)學影像學雜志;2013年10期

4 張U

本文編號：2636313