目的:為腦科學(xué)和類腦人工智能提供一個(gè)軟件研究平臺(tái)。方法:首先,基于預(yù)處理后的靜息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)和因果連接法構(gòu)建因果連接網(wǎng),利用最小均方誤差算法獲得節(jié)點(diǎn)神經(jīng)活動(dòng)預(yù)測(cè)模型中的回歸系數(shù)。然后,基于因果連接網(wǎng)和預(yù)測(cè)模型構(gòu)建虛擬數(shù)字腦。最后,在VC++12.0開發(fā)環(huán)境下,利用C/C++編程語言開發(fā)出能實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)字腦各項(xiàng)功能的軟件包。結(jié)果:同歐洲的虛擬大腦軟件平臺(tái)相比,該軟件包操作簡(jiǎn)單,可用于腦科學(xué)和類腦人工智能的研究。結(jié)論:初步的實(shí)踐結(jié)果證明了該軟件在腦科學(xué)研究中的有效性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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圖1虛擬數(shù)字腦軟件包總體框架

實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)字腦功能的軟件包總體框架如圖1所示，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、構(gòu)建因果連接網(wǎng)、獲得回歸系數(shù)、虛擬數(shù)字腦、輸入刺激信號(hào)、單對(duì)象腦區(qū)激活結(jié)果、單組對(duì)象腦區(qū)激活結(jié)果、兩組對(duì)象激活結(jié)果比較、腦區(qū)間最短因果連接路徑、三維重建和可視化、多平面重建和可視化。數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括時(shí)間校正、頭動(dòng)校正....

圖2添加菜單項(xiàng)及其子項(xiàng)的示意圖

(3）在菜單欄里面添加菜單項(xiàng)“VDB”，如圖2b所示，在該菜單項(xiàng)中添加子項(xiàng)“ConstructionandAnalysis”和“Visualization”。為該菜單中的每一個(gè)子項(xiàng)添加消息映射函數(shù)。(4）在程序資源里面添加“Virtualdigitalbrain”對(duì)話框，....

圖3虛擬數(shù)字腦軟件包運(yùn)行界面

虛擬數(shù)字腦軟件包開發(fā)完成后，對(duì)軟件包進(jìn)行,調(diào)試和測(cè)試，圖3是軟件包的運(yùn)行界面。數(shù)據(jù)預(yù)處理后，通過在對(duì)話框“Virtualdigitalbrain”的控件中設(shè)置合適的參數(shù)，并點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，可以完成構(gòu)建因果連接網(wǎng)、獲得回歸系數(shù)、顯示虛擬數(shù)字腦。將任務(wù)刺激信號(hào)輸入某些腦區(qū)，并點(diǎn)擊....

圖4個(gè)體化虛擬數(shù)字腦的顯示

利用泰山醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院影像科提供的NIFTI格式的磁共振醫(yī)學(xué)圖像對(duì)構(gòu)建的虛擬數(shù)字腦軟件平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后獲得腦區(qū)間因果連接和節(jié)點(diǎn)神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)預(yù)測(cè)模型中的回歸系數(shù)，最后構(gòu)建出虛擬數(shù)字腦。圖4是構(gòu)建的個(gè)體化虛擬數(shù)字腦，其中，不同顏色的球代表不同的布魯?shù)侣X區(qū)，右側(cè)....

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