基于脑电的功能网络非线性构建和统计分析

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目基于脑电的功能网络非线性构建和统计分析学科专业生物医学工程学号201021090419作者姓名黎源指导教师李凌副教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文基于脑电的功能网络非线性构建和统计分析（题名和副题名）黎源（作者姓名）指导教师李凌副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业生物医学工程提交论文日期2013.04论文答辩日期2013.05学位授予单位和日期电子科技大学20

2、13年6月29日答辩委员会主席李永杰评阅人徐鹏、饶妮妮注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据EEG-BASEDFUNCTIONALNETWORKCONSTRUCTEDUSINGNONLINEARMETHODANDANALYSISAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:BiomedicalEngineeringAuthor:YuanLiAdvisor:LingLiSchool:SchoolofLifeScienceandTe

3、chnology万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的

4、全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要脑功能网络被广泛用来描述大脑的功能体系结构。近年来，基于图论原理的复杂网络分析方法极大的促进了脑功能网研究的发展，这些研究结果一致表明人类大脑的拓扑组织具有许多重要的统计特性，包括小世界特性、模块化结构以及人脑网络存在着核心结点等，同时相关研究发现认知功能、年龄、各种神经系统和精神类疾病等因素会显著影响网络参数或指标。本文研究中，首先详细阐述了似然同步方法的定义和原理，并对其

5、进行程序实现和仿真，验证了该方法可以较好的捕捉非平稳信号之间的同步关系，接着介绍了网络的统计方法和网络分析中常用的参数指标。研究的最后一部分内容包括对上述网络构建、统计和参数分析方法的两次实际运用：⑴针对抑郁症患者和健康被试在情绪图片刺激任务下的脑电数据构建功能网络，统计检验结果显示两组被试功能网络的多个参数指标存在显著性差异，并发现抑郁症患者的抑郁量表得分与网络标准聚类系数之间有显著的正相关关系，总结分析结果本文研究认为抑郁症患者的认知功能损伤可能是由于大脑功能网络中缺少跨区域的传输通道造成；⑵利用视觉搜索实验范式研究年龄、注意机制对脑功能网络的影

6、响，通过对似然同步矩阵的统计分析和相同连接度时功能网络的模块划分，结果显示出额顶区域对自上而下的注意机制有重要影响，以及颞顶区域对自下而上机制的控制作用，统计比较年轻被试和老年被试的功能网络差异发现老年人不仅需要更多的额顶网络补偿认知功能缺陷，还需要更活跃的大脑右半球网络完成视觉搜索任务。关键词：EEG，图论原理，同步，模块化I万方数据ABSTRACTABSTRACTThefunctionalarchitectureofthehumanbrainhasbeenextensivelydescribedintermsoffunctionalnetwork

7、s.Inrecentyears,therehasbeenanexplosionofstudiesonbrainfunctionalnetwork,basedlargelyongraphtheory.Thesestudieshaveconsistentlyshownmanyimportantstatisticalpropertiesofthehumanbrain,includingsmall-worldness,modularity,andtheexistenceofhighlyconnectednetworkhubs.Importantly,some

8、quantifiablenetworkpropertieswererelatedtocognitivefun