本文關鍵詞：兩種因果網(wǎng)絡研究方法及其比較

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【摘要】：人的大腦大約由101一個神經(jīng)元組成,其中包含1015個神經(jīng)突觸連接,是目前所知的最為復雜的體系之一。研究者認為,精神疾病可能對大腦的結構和功能有影響，，因此對大腦網(wǎng)絡的研究顯得尤為重要。近年來,功能磁共振成像(function Magnetic Resonance Imaging, fMRI)等腦功能成像技術也隨著腦網(wǎng)絡的深入研究而不斷發(fā)展起來。隨著這些腦成像技術的快速發(fā)展以及實驗技術的進步,人們可以得到高精度的醫(yī)學影像數(shù)據(jù),從而為復雜大腦的研究提供了可能’。本文對大腦網(wǎng)絡分析就是基于功能磁共振成像數(shù)據(jù)而進行的。效應連接是腦網(wǎng)絡研究中的一項重要內容,Granger因果分析則是其中的一種。它廣泛應用于神經(jīng)科學、經(jīng)濟學、信號處理和工程學等領域,近年來被逐漸應用于大腦功能磁共振成像數(shù)據(jù)效應連接分析。配對Granger因果分析不能判斷腦網(wǎng)絡節(jié)點之間的影響是直接影響還是間接影響,因而對于多個節(jié)點之間的連接可能出現(xiàn)“偽連接”的情況。條件Granger因果分析和Silencing方法正好可以彌補這種缺陷,這兩種方法都能判斷出兩個腦區(qū)之間的連接是直接連接還是通過第三個腦區(qū)構成的間接連接,從而將間接連接去掉,只保留直接連接,使得大腦網(wǎng)絡連接更加清晰明朗。本文中出現(xiàn)的腦網(wǎng)絡效應連接方法主要有兩種：條件Granger因果關系分析和Silencing方法。‘先將兩種方法應用于toy model構建網(wǎng)絡,然后將兩種方法分別應用于任務態(tài)fMRI數(shù)據(jù)分析。對于43例精神分裂癥病人和33例正常對照的fMRI數(shù)據(jù),分別討論了其腦效應連接網(wǎng)絡,并用雙樣本t檢驗得出了兩組中存在顯著差異的連接。結果發(fā)現(xiàn),注意力網(wǎng)絡、額葉內部分別是激活腦區(qū)和差異性效應連接的主要集中區(qū)域。對于條件Granger方法構建的網(wǎng)絡,我們還得出了正常人組和病人組總體網(wǎng)絡連接圖,結果發(fā)現(xiàn)額葉成為了網(wǎng)絡連接中心；對于Silencing方法,我們還得出了正常人組和病人組Silencing值的頻數(shù)分布直方圖,并發(fā)現(xiàn)額中回等腦區(qū)受到損傷。通過比較兩種方法所建立的網(wǎng)絡,發(fā)現(xiàn)條件Granger因果關系分析方法的結果優(yōu)于Silencing方法,不失為研究大腦網(wǎng)絡連接的一種好方法。
【關鍵詞】：條件Granger因果 腦網(wǎng)絡 Silencing方法 精神分裂癥
【學位授予單位】：湖南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R749.3;R445.2
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 腦效應網(wǎng)絡連接研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文內容及組織結構12-15
• 2 數(shù)據(jù)及其預處理15-19
• 2.1 數(shù)據(jù)15
• 2.2 數(shù)據(jù)預處理15-16
• 2.3 感興趣腦區(qū)的獲取16-19
• 2.3.1 定義節(jié)點16-17
• 2.3.2 時間序列提取17
• 2.3.3 時間序列預處理17-19
• 3 數(shù)學理論19-23
• 3.1 配對Granger因果分析19-20
• 3.2 AIC準則20-21
• 3.3 Bootstrap方法21-23
• 4 用條件Granger因果分析方法構造網(wǎng)絡23-29
• 4.1 多變量條件Granger因果關系23-24
• 4.2 用toy model數(shù)據(jù)構建網(wǎng)絡24-26
• 4.3 用fMRI數(shù)據(jù)構建大腦網(wǎng)絡26-29
• 4.3.1 總體網(wǎng)絡26-28
• 4.3.2 差異網(wǎng)絡28-29
• 5 用Silencing方法構建網(wǎng)絡29-35
• 5.1 Silencing方法29-31
• 5.2 用toy model數(shù)據(jù)構建網(wǎng)絡31
• 5.3 用fMRI數(shù)據(jù)構建大腦網(wǎng)絡31-35
• 6 兩種方法所構建網(wǎng)絡的比較35-37
• 7 總結37-39
• 參考文獻39-41
• 附錄41-43
• 致謝43-45

【參考文獻】

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1 劉文忠;自助法統(tǒng)計推斷的基本原理及應用[J];山西農業(yè)大學學報(自然科學版);2004年02期

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1 李俊;格蘭杰因果分析方法及其在fMR數(shù)據(jù)中的運用[D];電子科技大學;2013年

本文編號：675951