不同狀態(tài)下腦功能網(wǎng)絡(luò)特性研究.pdf

1、近年來，隨著功能磁共振和神經(jīng)電生理技術(shù)的開發(fā)與利用，人腦活動數(shù)據(jù)的采集已經(jīng)成為可能。如何從腦活動數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)具有生物學(xué)意義的知識及規(guī)律，正在成為當前神經(jīng)信息學(xué)理論與實踐研究的熱點與難點。與此同時，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究在快速發(fā)展，在眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用，研究者采用相同量化參數(shù)，發(fā)現(xiàn)一些共有的拓撲結(jié)構(gòu)。人腦功能需要不同的神經(jīng)環(huán)路交互作用才能實現(xiàn)，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究框架下，以交互作用為網(wǎng)絡(luò)連接，以解剖腦區(qū)或電極為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，構(gòu)造腦功能網(wǎng)絡(luò)，研究不同狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)

2、拓撲特性，有助于揭示腦內(nèi)信息加工機制。
　　本論文基于功能磁共振和腦電數(shù)據(jù)，從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)角度，分別研究了靜息狀態(tài)、冥想狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)的腦功能網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的非隨機拓撲結(jié)構(gòu)?；陟o息態(tài)功能磁共振數(shù)據(jù)，采用標準腦模板和偏相關(guān)方法來構(gòu)建人腦功能網(wǎng)絡(luò)，并進行拓撲結(jié)構(gòu)分析。以最大生成樹的方法進行腦網(wǎng)絡(luò)骨架可視化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)樹中央?yún)^(qū)域主要由默認模式網(wǎng)絡(luò)和注意網(wǎng)絡(luò)腦區(qū)組成

3、。應(yīng)用譜平分算法，整個腦網(wǎng)絡(luò)可以劃分成六個大小不同的具有生物學(xué)意義的功能團結(jié)構(gòu)，每個團具有相對獨立的功能。研究腦網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和連接在功能團內(nèi)部和外部的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)處于拓撲中心的核心節(jié)點和橋共同形成腦網(wǎng)絡(luò)信息整合的中心。本研究勾畫出人腦功能網(wǎng)絡(luò)骨架和功能團結(jié)構(gòu)的圖譜，有利于我們進一步理解腦內(nèi)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(wǎng)絡(luò)的影響。將靜息態(tài)數(shù)據(jù)劃分為高頻段(0.027～0.073 Hz)和低頻段

4、(0.01～0.027 Hz)，構(gòu)建差異化腦功能網(wǎng)絡(luò)，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(jié)果發(fā)現(xiàn)，頻段差異主要集中在默認模式網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法和頻率對腦功能網(wǎng)絡(luò)影響范圍的發(fā)現(xiàn)拓展了腦功能網(wǎng)絡(luò)研究思路。
　　3.冥想狀態(tài)腦功能網(wǎng)絡(luò)特性研究。比較一個月冥想訓(xùn)練前后的腦功能網(wǎng)絡(luò)拓撲特性和連通模式，發(fā)現(xiàn)處于大腦自我調(diào)節(jié)中心的前扣帶回腦區(qū)的效率呈現(xiàn)增加趨勢，而

5、輔助運動區(qū)網(wǎng)絡(luò)指標值呈現(xiàn)下降趨勢，這種網(wǎng)絡(luò)特性的改變可能用來維持通過訓(xùn)練達到的冥想狀態(tài)。本研究從新的網(wǎng)絡(luò)視角提供了經(jīng)驗相關(guān)的腦功能網(wǎng)絡(luò)特性改變的實證支持。
　　4.任務(wù)狀態(tài)腦功能網(wǎng)絡(luò)的差異性研究?；谑录嚓P(guān)電位數(shù)據(jù)，采用同步似然方法計算電極間的功能關(guān)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(wǎng)絡(luò)特性的差別。研究發(fā)現(xiàn)，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(guān)，揭示了腦功能網(wǎng)絡(luò)的連通模式與道