不同狀態(tài)下腦功能網絡特性研究.pdf

1、近年來，隨著功能磁共振和神經電生理技術的開發(fā)與利用，人腦活動數據的采集已經成為可能。如何從腦活動數據中發(fā)現具有生物學意義的知識及規(guī)律，正在成為當前神經信息學理論與實踐研究的熱點與難點。與此同時，復雜網絡的研究在快速發(fā)展，在眾多領域得到應用，研究者采用相同量化參數，發(fā)現一些共有的拓撲結構。人腦功能需要不同的神經環(huán)路交互作用才能實現，在復雜網絡研究框架下，以交互作用為網絡連接，以解剖腦區(qū)或電極為網絡節(jié)點，構造腦功能網絡，研究不同狀態(tài)下的網絡

2、拓撲特性，有助于揭示腦內信息加工機制。
　　本論文基于功能磁共振和腦電數據，從復雜網絡角度，分別研究了靜息狀態(tài)、冥想狀態(tài)、任務狀態(tài)的腦功能網絡拓撲特性。論文的主要研究工作及貢獻包括以下幾個方面:
　　1.研究靜息態(tài)腦功能網絡的非隨機拓撲結構。基于靜息態(tài)功能磁共振數據，采用標準腦模板和偏相關方法來構建人腦功能網絡，并進行拓撲結構分析。以最大生成樹的方法進行腦網絡骨架可視化，結果發(fā)現樹中央區(qū)域主要由默認模式網絡和注意網絡腦區(qū)組成

3、。應用譜平分算法，整個腦網絡可以劃分成六個大小不同的具有生物學意義的功能團結構，每個團具有相對獨立的功能。研究腦網絡節(jié)點和連接在功能團內部和外部的作用，結果發(fā)現處于拓撲中心的核心節(jié)點和橋共同形成腦網絡信息整合的中心。本研究勾畫出人腦功能網絡骨架和功能團結構的圖譜，有利于我們進一步理解腦內信息加工的功能分割和功能整合機制。
　　2.研究高低頻段對靜息態(tài)腦功能網絡的影響。將靜息態(tài)數據劃分為高頻段(0.027～0.073 Hz)和低頻段

4、(0.01～0.027 Hz)，構建差異化腦功能網絡，計算二組頻段的低頻振蕩振幅、局部一致性、功能連通性等量化指標的差異。結果發(fā)現，頻段差異主要集中在默認模式網絡的中線位置和杏仁核功能區(qū)域。本研究的差異化腦功能網絡的構建方法和頻率對腦功能網絡影響范圍的發(fā)現拓展了腦功能網絡研究思路。
　　3.冥想狀態(tài)腦功能網絡特性研究。比較一個月冥想訓練前后的腦功能網絡拓撲特性和連通模式，發(fā)現處于大腦自我調節(jié)中心的前扣帶回腦區(qū)的效率呈現增加趨勢，而

5、輔助運動區(qū)網絡指標值呈現下降趨勢，這種網絡特性的改變可能用來維持通過訓練達到的冥想狀態(tài)。本研究從新的網絡視角提供了經驗相關的腦功能網絡特性改變的實證支持。
　　4.任務狀態(tài)腦功能網絡的差異性研究。基于事件相關電位數據，采用同步似然方法計算電極間的功能關系，分析和比較了在道德兩難決策過程中涉及個人和非涉及個人情景下的腦功能網絡特性的差別。研究發(fā)現，涉及個人情景在右腦有更多更強的長程連接，并且與額葉有關，揭示了腦功能網絡的連通模式與道