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《基于复杂网络的大脑功能连接研究_张方风》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第8卷第2期复杂系统与复杂性科学Vol.8No.22011年6月COMPLEXSYSTEMSANDCOMPLEXITYSCIENCEJun.2011文章编号:1672-3813(2011)02-0018-06基于复杂网络的大脑功能连接研究12a2b张方风,陈春辉,姜璐(1.北京物资学院信息学院,北京101149;2.北京师范大学a.认知神经科学与学习国家重点实验室;b.管理学院系统科学系,北京100875)摘要:应用复杂网络方法研究数学认知的一个基本过程)))背诵过程中大脑功能连接的特征。利用功能磁共振成像(fMRI)得到的数据,建立了不同
2、认知任务下的大脑功能网络。对不同网络的分析表明,不同认知任务下,大脑功能连接虽然有一定的区别,但都具有相同的特性:功能连接的度分布呈power-law分布,网络的平均最短距离与对应的随机网络相差不大,而平均集聚系数却大很多,表明此网络具有小世界特性。对网络核心节点定位分析的结果与传统心理学和认知神经科学研究的结果得到很好的吻合。关键词:功能连接;背诵过程;小世界网络;无标度;复杂网络中图分类号:R445;N94文献标识码:ABrainFunctionalConnectionResearchBasedonComplexNetwork12a2b
3、ZHANGFang-feng,CHENChun-hui,JIANGLu(1.SchoolofInformation,BeijingWuziUniversity,Beijng101149,China;2.a.NationalKeyLaboratoryofCognitionNeuroscienceandLearning;b.DepartmentofManagement,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China)Abstract:Thisstudyusesthecomplexnetworkanalys
4、istoexaminethebrainfunctionalnetworkinvolvedinthemostbasicnumericalprocessing-numbersequencerecitation.WeconstructthebrainfunctionalnetworkunderthiscognitiontaskfromthefMRIdata.Resultsshowthat,thedistributionoffunctionalconnectionsisscale-free.Thecharacteristicpathlengthis
5、relativelysmallandcomparabletothosecalculatedforequivalentrandomnetworks.Theclusteringcoeff-icientisordersofmagnitudelargerthanthoseofequivalentrandomnetworks.Alltheseproper-ties,typicalofscale-freesmallworldnetworks,reflectimportantfunctionalinformationaboutbrainstates.Ke
6、ywords:functionalconnection;sequencerecitation;smallworldnetwork;scalefree;complexnetwork0前言[1-2]神经解剖学和电生理的试验得到了大量的在大尺度上的皮层间通道数据,但是对于大脑网络组织的整体特性的研究较少,而且量化和度量还是很初步的,要求发展新的计算方法来分析和研究大量的大脑连收稿日期:2010-07-29基金项目:北京市教育委员会科研基地建设项目(WYJD200902);北京市属高等学校人才强教计划资助项目(PHR200906210);北京市哲学
7、社会科学规划项目(09BaJG258)作者简介:张方风(1979-),女,讲师,博士,主要研究方向为复杂网络、复杂性研究及认知神经科学建模、脑机制等。第8卷第2期张方风,等:基于复杂网络的大脑功能连接研究#19#接信息。传统的认知神经科学对大脑功能的研究主要集中在功能特异脑区的定位和识别上,研究手段更注重认知实验的设计,但是现阶段对于一个很初级的认知活动也会激活大量的脑区,甚至是全脑,这就要求从全局的角度研究认知活动下不同脑区之间的相互联系和相互作用,传统的认知神经科学分析方法在全局层次上分析大脑功能就显得有些力不从心了。大脑的功能有两大组
8、织原则,一个是功能的整合,一个是功能的分化。虽然人脑不同区域对应不同的功能特异性,但是要完成即使是一项非常简单的任务也需要人脑多个不同的功能区域相互作用,相互联系,构成一个网络协
