静息态人脑功能网络的小世界特性

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1、第30卷第3期中南民族大学学报(自然科学版)Vol．30No．32011年9月JournalofSouth-CentralUniversityforNationalities(Nat．Sci．Edition)Sep．2011静息态人脑功能网络的小世界特性1，21黄文涛，冯又层(1中南民族大学电子信息工程学院，武汉430074;2中南民族大学武汉神经科学和神经工程研究所，武汉430074)摘要研究了静息态下健康人脑的功能连接模式有助于理解人脑在正常或疾病状态下的功能活动规律．利用小波变换从健康志愿者静息态的功能磁共振成像中提取时间序列，计算90个脑区的相关性，设定阈值建

2、立脑功能网络的无向简单图，然后计算特征路径长度和聚类系数，并对度分布进行拟合．结果显示:脑功能网络具有规则网络的大聚集系数又具有随机网络的小特征路径长度，度的拟合显示具有指数截断幂律分布，即脑功能网络具有小世界特性．关键词复杂网络;小世界;脑功能连接;静息态;功能磁共振成像中图分类号O414;R741．04文献标识码A文章编号1672-4321(2011)03-0057-04Small-WorldPropertiesofRestingStateHumanBrainFunctionalNetworks1，21HuangWentao，FengYouceng(1Colleg

3、eofElectronicsandInformationEngineering，South-CentralUniversityforNationalities，Wuhan430074，China;2WuhanInstituteforNeuroscienceandNeuroengineering，South-CentralUniversityforNationalities，Wuhan430074，China)AbstractItisimportanttostudytherestingstatefunctionalpatternofhealthyhumanbrainbe

4、causeitwillaidustounderstandthelawoffunctionalactivitiesofhumanbraininnormalordiseasestates．Usingwavelettransformation，timeseriesof90brainregionswereextractedfromfunctionalmagneticresonanceimaginesofrestingstatehealthyvolunteers．Functionalcorrelationsbetweenbrainregionswerecalculated，an

5、dthethresholdwassettoestablishthesimpleundirectedgraph，thencharacteristicpathlengthandclusteringcoefficientwerecomputed，finallythedegreedistributionwasfitted．Theresultsdemonstratedthatthebrainfunctionalnetworkshadbothbigclusteringcoefficientslikeregularnetworksandsmallcharacteristicpath

6、lengthssimilarasrandomnetworks，degreedistributionmetexponentiallytruncatedpower-lawdistribution．Takentogether，thehumanbrainfunctionalnetworkshavesmallworldproperties．Keywordscomplexnetworks;smallworld;brainfunctionalconnectivity;restingstate;functionalmagneticresonanceimaging人脑约有1000亿个神

7、经元，是一个开放的自组fMRI的推出，其空间分辨率得到提高，时间分辨率织的复杂巨系统，功能分化与功能整合是其两大基也得到极大改善;另一方面随着静息状态脑功能研［1］本组织原则．人们一直采用如脑电图(EEG)、脑究的很多优点逐步被人们认识到(不需要丰富的先磁图(MEG)和功能磁共振成像(fMRI)等非侵入式验性知识以便去验证某个假设;能探索消耗所谓［3］探测手段来观测人脑在任务或静息下的信号，探索“暗”能量的脑自发性神经活动;方便对一些特殊人脑的结构和功能组织模式，特别期望能服务于客人群进行数据采样等)，利用Ogawa等人开创的血［2］观准确的对一些“