基于混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腦網(wǎng)絡(luò)動力學研究.pdf

1、人腦是世界上最為精妙復雜的系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中，數(shù)量巨大的神經(jīng)元、神經(jīng)元集群，及眾多腦區(qū)相互連接形成了龐雜的網(wǎng)絡(luò)，并通過協(xié)同作用實現(xiàn)腦的各項功能?？茖W家通過現(xiàn)代腦電磁技術(shù)、腦成像技術(shù)、統(tǒng)計物理學理論和復雜網(wǎng)絡(luò)理論等來構(gòu)建腦網(wǎng)絡(luò)，并研究其拓撲結(jié)構(gòu)，揭示了腦網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)與認知水平之間的關(guān)系，以及網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)與腦疾病之間的關(guān)系。但關(guān)于腦網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)動力學特性的相關(guān)研究，至今還未見報道。
　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對人類大腦信息處理特性的一種描述

2、，具有聯(lián)想記憶、非線性映射、分類識別、優(yōu)化計算等基本功能。動物神經(jīng)系統(tǒng)的電生理實驗研究表明其具有明顯的混沌特性，依據(jù)動物的電生理實驗提出Aihara混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有生物學背景，比較真實的反映了神經(jīng)系統(tǒng)的混沌特性，而受到廣泛關(guān)注。
　　大腦神經(jīng)系統(tǒng)中存在混沌行為。本文在利用fMRI腦成像技術(shù)所獲得的功能腦網(wǎng)絡(luò)中，引入Aihara混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，研究腦網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)動力學行為特性。我們將腦網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，腦區(qū)作

3、為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，節(jié)點間的連接權(quán)重采用各腦區(qū)間的相關(guān)系數(shù)。
　　我們發(fā)現(xiàn)，各腦區(qū)的動力學行為不盡相同，大致可以分為三類:部分腦區(qū)的狀態(tài)快速變化，其輸出值在0和1之間快速變換，反映出腦區(qū)動力學行為十分活躍;部分腦區(qū)的狀態(tài)變化緩慢;還有一部分腦區(qū)的狀態(tài)穩(wěn)定在某狀態(tài)，其輸出值幾乎穩(wěn)定在某一值上。并且左右腦區(qū)顯示出不同的動力學特性，這也說明了大腦左右半球分工的不同。
　　在腦功能網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建中，相關(guān)性的閾值選取對腦網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)影響很