大腦功能連接的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究

內(nèi)容概要

　　《北京物資學(xué)院學(xué)術(shù)文庫(kù)：大腦功能連接的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究》將對(duì)認(rèn)知任務(wù)中的大腦機(jī)制研究，使用了不同于傳統(tǒng)心理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的方法——復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法。將大腦的各個(gè)不同的腦區(qū)看成是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，各個(gè)腦區(qū)之間的相互關(guān)系與功能相關(guān)，可以看作是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的邊，將大腦按照復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行描述，構(gòu)建在不同認(rèn)知任務(wù)中的大腦功能網(wǎng)絡(luò)。本書主要研究了大腦功能網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性。

作者簡(jiǎn)介

　　張方風(fēng)，女，1979年生，山東德州人，2007年畢業(yè)于北京師范大學(xué)管理學(xué)院系統(tǒng)科學(xué)系，獲理學(xué)博士學(xué)位，專業(yè)：系統(tǒng)理論，主要研究方向包括：系統(tǒng)理論，復(fù)雜性研究及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模和仿真研究；關(guān)注復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的應(yīng)用和以系統(tǒng)的觀點(diǎn)探討供應(yīng)鏈和物聯(lián)網(wǎng)的特性和構(gòu)建。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  復(fù)雜性科學(xué)    1.1.1  從簡(jiǎn)單性到復(fù)雜性    1.1.2  復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)  1.2  腦科學(xué)研究    1.2.1  腦科學(xué)理論    1.2.2  大腦功能結(jié)構(gòu)與分區(qū)    1.2.3  腦科學(xué)方法  1.3  本書研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排第2章  復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介  2.1  定義和描述符號(hào)  2.2  復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)量    2.2.1  度、度分布和度的相關(guān)性    2.2.2  最短路徑、直徑    2.2.3  集聚系數(shù)    2.2.4  邊介數(shù)與點(diǎn)介數(shù)    2.2.5  最大連通子圖    2.2.6  集團(tuán)結(jié)構(gòu)    2.2.7  模體  2.3  幾類重要網(wǎng)絡(luò)類型的拓?fù)湫再|(zhì)    2.3.1  隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)    2.3.2  規(guī)則網(wǎng)絡(luò)    2.3.3  小世界網(wǎng)絡(luò)    2.3.4  無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)  2.4  復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系  2.5  復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法在腦科學(xué)上的應(yīng)用    2.5.1  大腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究    2.5.2  大腦功能網(wǎng)絡(luò)研究  2.6  小結(jié)第3章  手指運(yùn)動(dòng)任務(wù)下大腦功能網(wǎng)絡(luò)分析  3.1  功能磁共振成像原理及應(yīng)用    3.1.1  功能磁共振成像原理    3.1.2  實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)    3.1.3  fMRI實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理  3.2  實(shí)驗(yàn)和方法    3.2.1  實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)獲取    3.2.2  數(shù)據(jù)預(yù)處理    3.2.3  大腦功能網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建  3.3  結(jié)果和分析    3.3.1  左手運(yùn)動(dòng)任務(wù)下的大腦功能網(wǎng)絡(luò)    3.3.2  左手運(yùn)動(dòng)大腦功能網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)分析    3.3.3  右手運(yùn)動(dòng)任務(wù)下的大腦功能網(wǎng)絡(luò)    3.3.4  右手運(yùn)動(dòng)大腦功能網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)分析    3.3.5  左手運(yùn)動(dòng)和右手運(yùn)動(dòng)任務(wù)下大腦功能網(wǎng)絡(luò)比較  3.4  小結(jié)第4章  數(shù)學(xué)認(rèn)知任務(wù)下大腦功能網(wǎng)絡(luò)分析  4.1  順數(shù)數(shù)字大腦功能網(wǎng)絡(luò)分析    4.1.1  順數(shù)數(shù)字大腦功能網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建    4.1.2  順數(shù)數(shù)字大腦功能網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫再|(zhì)分析  4.2  不同認(rèn)知任務(wù)下大腦功能網(wǎng)絡(luò)比較    4.2.1  不同閾值情況下大腦功能網(wǎng)絡(luò)比較    4.2.2  四種任務(wù)下大腦功能網(wǎng)絡(luò)基本情況比較    4.2.3  4個(gè)任務(wù)下大腦功能網(wǎng)絡(luò)最大連通集團(tuán)拓?fù)湫再|(zhì)比較  4.3  核心節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)腦區(qū)位置分析  4.4  大腦功能網(wǎng)絡(luò)魯棒性分析  4.5  小結(jié)第5章  大腦功能網(wǎng)絡(luò)演化模型  5.1  復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)演化模型的研究    5.1.1  WS模型    5.1.2  BA模型及其擴(kuò)展    5.1.3  其他網(wǎng)絡(luò)模型  5.2  具有空間結(jié)構(gòu)的演化模型  5.3  大腦網(wǎng)絡(luò)演化模型    5.3.1  已有結(jié)果在三維空間上的演化結(jié)果    5.3.2  與實(shí)證結(jié)合的距離函數(shù)的演化模型  5.4  小結(jié)第6章  總結(jié)與展望  6.1  總結(jié)  6.2  展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　通常構(gòu)建大腦功能網(wǎng)絡(luò)的方法是人為地根據(jù)某一規(guī)則設(shè)定相關(guān)程度的某一閾值，高于此閾值認(rèn)為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的邊存在，低于此閾值則認(rèn)為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間沒有邊的連接，從而建立一個(gè)無向的網(wǎng)絡(luò)。　　腦功能連接的概念最早出現(xiàn)在EEG研究中，它度量空間上分離的不同腦區(qū)在時(shí)間上的相關(guān)性和功能活動(dòng)的統(tǒng)計(jì)依賴關(guān)系，是描述腦區(qū)之間協(xié)同工作模式的有效手段之一。荷蘭的Stam教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組及合作者從EEG、MEG等不同成像手段出發(fā)，發(fā)現(xiàn)人腦功能網(wǎng)絡(luò)具有“小世界”拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[221-224]。通過計(jì)算不同頻率的時(shí)間序列之間的非線性相關(guān)性得到了連通模式。如果兩點(diǎn)之間的相關(guān)性比給定閾值高，則認(rèn)為存在一個(gè)連接。于是根據(jù)反映連接的存在與否的無權(quán)矩陣來計(jì)算拓?fù)渲笜?biāo)（特征路徑長(zhǎng)和聚集系數(shù)），結(jié)果發(fā)現(xiàn)健康患者的腦磁電圖記錄的功能連通模式顯示出與觀察到的頻率波段有關(guān)的小世界特性。　　2004年，Stam利用五個(gè)健康被試者在無任務(wù)的條件下的腦磁圖（MEG）的數(shù)據(jù)建立了大腦的功能網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)通道作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，得到126個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算在不同的頻率范圍內(nèi)的任意兩個(gè)通道之間的同步相似度。當(dāng)其值大于某一給定閾值時(shí)，定義兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有邊連接，從而得到五個(gè)稀疏的無向網(wǎng)絡(luò)。用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法分析得到大腦功能網(wǎng)絡(luò)，分析每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均集聚系數(shù)（C）（表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)之間存在連接的比例）和平均最短路徑與相應(yīng)的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)和規(guī)則網(wǎng)絡(luò)相比較得到：在a和B波段集聚系數(shù)和平均最，短路徑近似于規(guī)則網(wǎng)絡(luò)；其他波段集聚系數(shù)比規(guī)則網(wǎng)絡(luò)略低（但仍比隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)高很多），平均最短路徑介于規(guī)則網(wǎng)絡(luò)和隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間。據(jù)此可以認(rèn)為：在此試驗(yàn)條件下構(gòu)建的大腦功能網(wǎng)絡(luò)在a和B波段網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)近似于規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，而在其他波段（即低頻和高頻波段）網(wǎng)絡(luò)具有小世界特性。本書在最后提出不同頻率的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性差異正是不同頻率同步對(duì)應(yīng)不同功能的反映，而高頻和低頻波段的小世界特性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)說明此頻率下的功能相關(guān)與最優(yōu)的信息過程有關(guān)。　　……

編輯推薦

《大腦功能連接的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究》將對(duì)認(rèn)知任務(wù)中的大腦機(jī)制研究，使用了不同于傳統(tǒng)心理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的方法——復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法。將大腦的各個(gè)不同的腦區(qū)看成是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，各個(gè)腦區(qū)之間的相互關(guān)系與功能相關(guān)，可以看作是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的邊，將大腦按照復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行描述，構(gòu)建在不同認(rèn)知任務(wù)中的大腦功能網(wǎng)絡(luò)。本書主要研究了大腦功能網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性。本書由張方風(fēng)著。

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