本文關(guān)鍵詞：基于多層網(wǎng)絡(luò)及頻繁子圖的腦網(wǎng)絡(luò)連接比較研究

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【摘要】：人腦是身體系統(tǒng)中最復(fù)雜的器官之一,其分為左右兩個大腦半球,并且,大量的神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的連接存在于人腦中。近年來,對大腦結(jié)構(gòu)的探究以及對大腦工作方式的分析成為自然科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對人腦建模是大腦科學(xué)的主要研究方法之一。建模后,將人腦看作是由節(jié)點(diǎn)和邊組成的腦網(wǎng)絡(luò),并基于該網(wǎng)絡(luò)探索人腦的結(jié)構(gòu)與行為,因此,網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的準(zhǔn)確度對基于網(wǎng)絡(luò)的腦研究意義重大。一般情況下,可通過功能磁共振成像以及腦電波的收集來獲取構(gòu)建功能腦網(wǎng)絡(luò)的原始數(shù)據(jù)。在建模時,將腦區(qū)等同為網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的節(jié)點(diǎn),腦區(qū)與腦區(qū)間的功能連接當(dāng)作是腦網(wǎng)絡(luò)中的邊。而在衡量腦區(qū)與腦區(qū)之間的功能連接時,不同的連接定義方法所得結(jié)果差異較大,但是很少有研究者對其進(jìn)行比較,也很難提出評價其優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。本文圍繞腦網(wǎng)絡(luò)這個研究熱點(diǎn),對功能腦網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建進(jìn)行了探究,對不同連接定義方法構(gòu)建所得腦網(wǎng)絡(luò)的差異進(jìn)行了比較,并更深層次的分析研究了不同功能連接定義方法構(gòu)建所得腦網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確度。研究使用多層網(wǎng)絡(luò)中的固有屬性以及頻繁子圖挖掘算法來分析不同連接定義方法構(gòu)建所得的功能腦網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別;在此基礎(chǔ)上,提出兩個新的衡量指標(biāo)比較所得腦網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確度。本文主要的創(chuàng)新工作如下:第一,利用多層網(wǎng)絡(luò)特有的層內(nèi)與層間屬性計(jì)算方法,計(jì)算核磁與腦電功能腦網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)的固有屬性。即求得不同連接定義方法下,同類被試所得腦網(wǎng)絡(luò)組中網(wǎng)絡(luò)的屬性值,進(jìn)而通過網(wǎng)絡(luò)屬性值分析不同連接定義方法構(gòu)建所得網(wǎng)絡(luò)的差異。所得結(jié)果可以看出,對于同一組核磁被試,使用皮爾遜、偏相關(guān)與小波相關(guān)方法構(gòu)建所得的網(wǎng)絡(luò)具有顯著差異。第二,使用頻繁子圖挖掘算法,分析靜息態(tài)核磁數(shù)據(jù)與腦電數(shù)據(jù)構(gòu)建所得功能腦網(wǎng)絡(luò)的具體結(jié)構(gòu)。即分析不同連接定義方法下,同類被試所得腦網(wǎng)絡(luò)組中網(wǎng)絡(luò)的頻繁子圖模式,進(jìn)而通過頻繁子圖模式比較不同連接定義方法構(gòu)建所得網(wǎng)絡(luò)的差異。對于同一組核磁被試,使用皮爾遜、偏相關(guān)與小波相關(guān)方法構(gòu)建所得的網(wǎng)絡(luò)明顯不同。第三,提出新的指標(biāo)計(jì)算方法以衡量不同連接定義方法下構(gòu)建所得網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確度。即分別基于多層網(wǎng)絡(luò)中的固有屬性以及頻繁子圖挖掘算法,提出兩種新的指標(biāo)來衡量不同連接定義方法所構(gòu)建腦網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,對于核磁數(shù)據(jù),使用皮爾遜連接方法構(gòu)建得到的腦網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確度最高。在腦電數(shù)據(jù)中,使用同步似然性連接方法構(gòu)建得到的腦網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確度最高。本文是國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目—《基于解剖距離及節(jié)點(diǎn)相似度的多尺度腦功能網(wǎng)絡(luò)建模方法研究》(no.61402318)的主要組成部分。本文重點(diǎn)研究在靜息態(tài)功能腦網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建階段,衡量腦區(qū)與腦區(qū)間的功能連接時,不同功能連接定義方法構(gòu)建所得腦網(wǎng)絡(luò)的差異。這不僅是國際前沿基礎(chǔ)科學(xué)問題,也是國家重大需求。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R338;O157.5

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉建國;任卓明;郭強(qiáng);汪秉宏;;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)重要性排序的研究進(jìn)展[J];物理學(xué)報;2013年17期

2 李亞鵬;沈蓉;戴慧;李煒;;探索大腦網(wǎng)絡(luò)連接的幾種方式--基于靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)[J];中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志;2013年01期

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本文編號：1258564