本文關(guān)鍵詞：基于腦電圖的大腦功能性網(wǎng)絡(luò)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

１２期

方小玲等：基于腦電圖的大腦功能性網(wǎng)絡(luò)分析

圖（ＥＥＧ）測(cè)量雖然空間定位性不太好，而且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量相對(duì)較少，但是它也有其特殊的優(yōu)點(diǎn)，即時(shí)間分辨率較高、可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且價(jià)格便宜、獲取容易．另外，有些疾病（如Ａｌｚｈｅｉｍｅｒ癥）由于特殊原因而不能或不適宜進(jìn)行ＦＭＲＩ檢查．在國(guó)內(nèi)相關(guān)研究中，ＥＥＧ數(shù)據(jù)已被廣泛采用Ｈ４。引．因此，本文嘗試用ＥＥＧ時(shí)間序列建立腦功能性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析．

對(duì)大腦進(jìn)行研究的一個(gè)重要目的就是力圖使之有利于腦病的判斷、預(yù)警及治療，因此我們應(yīng)該努力將復(fù)雜腦網(wǎng)絡(luò)的研究與臨床研究聯(lián)系起來(lái)．酒精成癮是指飲酒導(dǎo)致精神或軀體對(duì)酒精的依賴(lài)，它是眾多困擾人類(lèi)的常見(jiàn)疾病中的一種．酒癮患者盡管清楚飲酒帶來(lái)的不良后果，但為了謀求飲酒后的精神效應(yīng)或?yàn)榱吮苊庥捎谕＞飘a(chǎn)生的戒斷綜合征仍會(huì)飲用，且他們中多數(shù)人曾多次試圖戒酒而失�。L(zhǎng)期的過(guò)量飲酒會(huì)導(dǎo)致精神和軀體明顯受損，病狀一般包括不同程度的記憶力衰退、計(jì)算力和判斷力下降，還可有幻覺(jué)、妄想、眼球及四肢震顫、共濟(jì)失調(diào)、四肢肌肉萎縮等．據(jù)一項(xiàng)調(diào)查表明，美國(guó)一般人口中酒癮終生患病率平均為１３．６％；在我國(guó)最近１０多年來(lái)，酒精消耗量和酒精成癮患病率均大幅度上升．因此，研究基于酒精成癮患者ＥＥＧ數(shù)據(jù)構(gòu)建的腦功能性網(wǎng)絡(luò)，并將其與正常人ＥＥＧ數(shù)據(jù)構(gòu)建的腦功能性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較研究，具有重要意義．

２．功能性腦網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

２．１．?dāng)?shù)據(jù)來(lái)源

本文研究中所用ＥＥＧ原始數(shù)據(jù)擁有者是美國(guó)紐約州立大學(xué)健康中心神經(jīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的ＨｅｎｒｉＢｅｇｌｅｉｔｅｒ博士，提供人是ＬｅｓｔｅｒＩｎｇｂｅｒ博士．這些數(shù)據(jù)來(lái)源于對(duì)“酒精中毒遺傳傾向性相關(guān)ＥＥＧ”的大規(guī)模研究，實(shí)驗(yàn)采用２５６Ｈｚ頻率、６４導(dǎo)聯(lián)頭皮測(cè)量．實(shí)驗(yàn)對(duì)象分為酒精成癮患者與正常人兩組．一共有１２２位測(cè)量對(duì)象（其中患者７８位，正常人４４位），對(duì)每位測(cè)量對(duì)象都進(jìn)行了在不同刺激條件下的１２０次測(cè)量．電極安放位置遵循１９９０年制定的全美ＥＥＧ協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)電極位置命名法所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)．刺激條件有單一刺激（Ｓ１）、兩個(gè)匹配的刺激（Ｓ２一Ｍ）和兩個(gè)不匹配的刺激（ｓ２．Ｎ）三種不同情況．這些刺激來(lái)自于Ｓｏｎｄｇｒａｓｓ和Ｖａｎｄｅｒｗａｒｔ于１９８０年提出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)圖片組，這些圖片組是依據(jù)一套特定規(guī)則繪制出來(lái)的黑

萬(wàn)　

方數(shù)據(jù)白線條圖（我們可以用標(biāo)準(zhǔn)視力表來(lái)類(lèi)比），其標(biāo)準(zhǔn)是基于與認(rèn)知過(guò)程最為相關(guān)的命名相關(guān)度（ｎａｍｅａｇｒｅｅｍｅｎｔ）、想象相關(guān)度（ｉｍａｇｅａｇｒｅｅｍｅｎｔ）、熟悉度（ｆａｍｉｌｉａｒｉｔｙ）以及視覺(jué)復(fù)雜度（ｖｉｓｕａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ）四個(gè)變量．目前很多與大腦、認(rèn)知相關(guān)的研究都是采取的這一標(biāo)準(zhǔn)圖片組．

２．２．基于ＥＥＧ數(shù)據(jù)的功能性腦網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

大腦功能性網(wǎng)絡(luò)是個(gè)抽象的網(wǎng)絡(luò)，我們定義ＥＥＧ的每一個(gè)導(dǎo)聯(lián)所測(cè)量區(qū)域就是網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，，其電活動(dòng)為若干時(shí)間序列．通過(guò)計(jì)算這些時(shí)間序列之間的相關(guān)性，可以得出一個(gè)相關(guān)性矩陣，這是一個(gè)對(duì)稱(chēng)陣，其中每個(gè)元素Ｃ。代表腦區(qū)域ｉ與腦區(qū)域歹之間的相關(guān)值．定義相關(guān)性閾值ｒ。，當(dāng)某個(gè)相關(guān)值大于閾值時(shí)，就認(rèn)為兩個(gè)腦區(qū)域之間功能性相關(guān)，大腦功能性網(wǎng)絡(luò)矩陣元素值為１；反之，則認(rèn)為兩個(gè)腦區(qū)域之間功能性無(wú)關(guān)，大腦功能性網(wǎng)絡(luò)矩陣元素值為零．應(yīng)注意的是，這里的“相關(guān)”、“無(wú)關(guān)”的確定并不考慮兩個(gè)腦區(qū)域之間是否具有解剖學(xué)上的實(shí)際連接．由此建立一個(gè)完整的基于ＥＥＧ數(shù)據(jù)的大腦功能性復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)．

下面考慮閾值Ｌ的選擇．在Ｅｇｕｉｌｕｚ等【１３１進(jìn)行的基于ＦＭＲＩ的功能性網(wǎng)絡(luò)研究中，把ｒ。定為０．５，０．６和０．７，但并未清楚地說(shuō)明這樣選擇的原因．本文中閾值選擇遵循如下規(guī)則：目前研究結(jié)果已經(jīng)證

實(shí)了大腦是一個(gè)稀疏連接的網(wǎng)絡(luò)，它由大約１０１１個(gè)高度互聯(lián)的神經(jīng)元組成，每個(gè)神經(jīng)元約有１０＇個(gè)連接．然而，其整體連接因子（真實(shí)的連接數(shù)量與等價(jià)全局耦合網(wǎng)絡(luò)的連接數(shù)量的比值）大約只有１０。［１刮．?dāng)?shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，當(dāng)ｒｃ＝０．９５時(shí)，所得的功能性網(wǎng)絡(luò)是稀疏的．當(dāng)時(shí)間序列之間的相關(guān)性大于０．９５的時(shí)候，才認(rèn)為兩個(gè)腦區(qū)之間有功能性連接．圖Ｉ簡(jiǎn)要說(shuō)明了建立功能性腦網(wǎng)絡(luò)的流程．

３．對(duì)功能性腦網(wǎng)絡(luò)的分析：度分布、聚類(lèi)系數(shù)和大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息熵

３．１．度分布

度是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論中一個(gè)非常重要的概念．它的計(jì)算公式非常簡(jiǎn)單，對(duì)于節(jié)點(diǎn)ｉ若有ｋ（ｉ）個(gè)節(jié)點(diǎn)與它相連，則它的度就是ｋ（ｉ）．對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，度分布為‘１７１

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