【摘要】：利用腦網(wǎng)絡(luò)模板對(duì)腦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建是當(dāng)前腦網(wǎng)絡(luò)疾病領(lǐng)域的一個(gè)研究重點(diǎn),該方法為腦神經(jīng)疾病的診斷提供了一種更有效的技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn),不同模板定義下的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)模的差異對(duì)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及其拓?fù)鋵傩詴?huì)產(chǎn)生極大影響。然而,傳統(tǒng)單一模板構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)忽略了節(jié)點(diǎn)的規(guī)模,也缺乏不同節(jié)點(diǎn)規(guī)模對(duì)拓?fù)鋵傩钥尚哦扔绊懙奶骄�。同時(shí),對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)方法中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)模的差異是如何影響網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、分類(lèi)準(zhǔn)確率的仍在研究中。為解決這些問(wèn)題,本文在前人的基礎(chǔ)上,針對(duì)節(jié)點(diǎn)規(guī)模對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩�、分�?lèi)特征表現(xiàn)、選擇策略及分類(lèi)準(zhǔn)確率的影響進(jìn)行深入研究。以下為本文的主要工作:第一,定義多節(jié)點(diǎn)模板并構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。本文使用紐約大學(xué)公開(kāi)的正常被試的數(shù)據(jù)集和山西醫(yī)科大學(xué)抑郁癥的數(shù)據(jù)集分別進(jìn)行腦區(qū)劃分,得到五個(gè)不同節(jié)點(diǎn)數(shù)量的腦網(wǎng)絡(luò)。第二,探究不同節(jié)點(diǎn)數(shù)量對(duì)拓?fù)鋵傩缘挠绊憽?duì)紐約大學(xué)公開(kāi)的正常被試的數(shù)據(jù)集構(gòu)建的不同節(jié)點(diǎn)規(guī)模的腦網(wǎng)絡(luò)的局部屬性進(jìn)行提取,然后對(duì)比拓?fù)鋵傩缘牟町?最后對(duì)腦網(wǎng)絡(luò)的功能連接和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩缘目煽啃赃M(jìn)行分析。第三,探究節(jié)點(diǎn)規(guī)模對(duì)分類(lèi)特征的選擇及性能的影響。首先提取抑郁癥數(shù)據(jù)集構(gòu)建的不同節(jié)點(diǎn)規(guī)模的腦網(wǎng)絡(luò)的局部屬性,然后通過(guò)K-S檢驗(yàn)法在局部屬性之間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,經(jīng)過(guò)判斷,選取判別性特征(顯著性差異的屬性)作為分類(lèi)特征,采用SVM對(duì)抑郁癥與正常人進(jìn)行分類(lèi)。第四,使用最大相關(guān)最小冗余法對(duì)特征間的冗余性進(jìn)行分析,并判斷不同節(jié)點(diǎn)規(guī)模的腦區(qū)間的距離對(duì)冗余度的影響與傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)顯著性的特征選擇方法在不同節(jié)點(diǎn)規(guī)模的可行性,最后檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中高維特征是否存在過(guò)擬合問(wèn)題。綜合考量發(fā)現(xiàn),隨著空間節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可靠性在逐漸提高,分類(lèi)效果也在不斷改善。結(jié)果表明,不同節(jié)點(diǎn)規(guī)模得到的特征有效性相當(dāng),即節(jié)點(diǎn)數(shù)量多的模板雖然不能提供更有效的特征,但是,卻可以提供更多的有效特征,這將導(dǎo)致分類(lèi)準(zhǔn)確率的提升。同時(shí),節(jié)點(diǎn)數(shù)量多的模板由于腦區(qū)間距離更接近,特征間的冗余程度也在增強(qiáng)。文中還發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)顯著性的特征選擇方法在不同節(jié)點(diǎn)規(guī)模下均可行,但分析結(jié)果表明,傳統(tǒng)的0.05的閾值設(shè)置過(guò)于嚴(yán)格。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金(61672374,61741212,61876124,61873178),山西省自然科學(xué)基金(201601D021073,201801D121135),山西省高�？萍紕�(chuàng)新項(xiàng)目(2016139)的研究資助。山西省重點(diǎn)研發(fā)(RD)項(xiàng)目(201803D31043)。本文的研究重點(diǎn)在于多節(jié)點(diǎn)模板定義及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)模對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩砸约胺诸?lèi)特征的選擇及性能的影響。本文為今后將腦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩詰?yīng)用到機(jī)器學(xué)習(xí)方法時(shí),為構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)選擇合適的模板提供了一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：R318;O157.5

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