基于相繼故障的復雜腦網(wǎng)絡研究.pdf

1、從人員流動到人際關系網(wǎng)、從交通網(wǎng)到大型電力網(wǎng)、從人體新陳代謝到大腦電流的傳播，我們正處在一個各種各樣的復雜網(wǎng)絡中。網(wǎng)絡的相繼故障與我們的生活息息相關,相繼故障的級聯(lián)效應給人類帶來災難。癲癇病是由于大腦神經(jīng)元異常放電引起反復發(fā)作為特征，長期的異常放電會造成腦區(qū)的損傷。將復雜網(wǎng)絡相繼故障理論應用于腦神經(jīng)科學領域，從網(wǎng)絡的角度探究大腦的功能特性及生理機制成為必要。本文將人腦磁共振成像(Function Magnetic Resonance I

2、maging,fMRI)數(shù)據(jù)經(jīng)處理后建模，利用復雜網(wǎng)絡相繼故障算法探究全面強直陣攣癲癇患者(Generalized tonic-clonic seizure,GTCS)腦功能網(wǎng)絡異常。具體的研究內(nèi)容如下：
　　對采集到的靜息態(tài)磁共振數(shù)據(jù)進行預處理，包括頭動較正、層間校正、空間標準化等等。Pearson相關分析法構造正常組與患者組兩組90*90矩陣，對比兩組結果發(fā)現(xiàn)，GTCS患者各腦區(qū)之間Pearson相關值既有增大也有減小。在這里

3、，我們比較了Pearson相關值發(fā)生改變的腦區(qū)，發(fā)現(xiàn)Pearson相關值減小的腦區(qū)特別多。GTCS患者腦區(qū)之間主要是以減小為主。
　　然后對改變的重要腦區(qū)(右內(nèi)側額上回、左角回、左后扣帶回，左頂上回、右三角部額上回、左中央前回)進行相繼-故障算法攻擊，對“度大”節(jié)點攻擊時結果發(fā)現(xiàn)GTCS患者組比正常對照組產(chǎn)生的相繼故障更大，而在“度小”攻擊中，GTCS患者組比正常對照組產(chǎn)生的相繼故障更小。結果表明在“度大”攻擊時與α系數(shù)值成正相關

4、，而在“度小”攻擊時與α系數(shù)值成負相關，符合王建偉等負荷-容量應用的結論。同時又一次驗證了患者與正常組的大腦具有小世界屬性。研究發(fā)現(xiàn)患者發(fā)生改變的重要腦區(qū)有右內(nèi)側額上回、右腦島、左內(nèi)側額上回、左眶內(nèi)額上回、左角回等，這些腦區(qū)主要發(fā)生在默認網(wǎng)絡上。內(nèi)側額上回，額葉病損時主要引起隨意運動、言語、顱神經(jīng)、植物神經(jīng)功能及精神活動等方面的障礙，這與GTCS病人發(fā)病時意識喪失和全身抽搐有直接原因。本研究發(fā)現(xiàn)顳中回、額中回等發(fā)現(xiàn)異常，而這些腦區(qū)是背側