检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：辛潇洋浙江大学

学位级别：博士

脑熵(Brain Entropy)作为大脑时域活动规则性和复杂性的表征,在近十年以来的静息态功能磁共振(rf MRI)研究中得到了越来越多的应用。已有研究表明,脑熵与一般认知能力和神经生理状态(如是否患有ADHD)存在关联,有作为神经生物标志物的潜... 详细信息

脑熵(Brain Entropy)作为大脑时域活动规则性和复杂性的表征,在近十年以来的静息态功能磁共振(rf MRI)研究中得到了越来越多的应用。已有研究表明,脑熵与一般认知能力和神经生理状态(如是否患有ADHD)存在关联,有作为神经生物标志物的潜质。以往研究将脑熵视为一种在整个f MRI扫描周期内都稳定存在的“静态”神经活动指标,但是,即便是静息态的大脑仍然是一个在空间与时间层面均高度动态化的系统,其动态变化可通过一系列反复出现的“大脑状态”进行描述。因此,本文的主要研究问题之一便是探究脑熵的动态变化特征,及其与认知能力和神经生理状态的关联。此外,考虑到大脑的一个潜在特征是其网络拓扑结构和局部节点的动态特征存在着共同演化的关系,且上述两者均与认知功能和神经生理状态存在关联,因而本研究主要研究问题之二是探究功能连接和网络拓扑性质随脑熵的共变关系,以及这种共变关系与一般认知能力以及神经生理状态之间的联系。本文通过以下6个研究对上述两个主要研究问题进行探究。研究1对HCP(人类连接组计划)数据库中812名健康成年被试的全脑功能网络脑熵的动态特征及其与一般认知能力的关联进行了探究。结果显示:一种总体脑熵数值最低,状态内低脑熵位于SMN(感知运动网络)和VN(视觉网络)内的脑熵状态(状态1),其窗口占比和平均持续时间与一般认知能力(认知灵活性、抑制控制和认知处理速度)呈现显著负相关;另外一种总体脑熵数值居中,在DMN(默认模式网络)、ECN(执行控制网络)和部分SAN(突显网络)有着低脑熵数值的状态(状态2),其窗口占比和平均持续时间与上述一般认知能力呈现显著的正相关。研究2基于ADHD-200数据集(共239名青少年被试,97名为ADHD患者)对全脑功能网络脑熵的动态特征与神经生理状态(是否患有ADHD)的关系进行了探究。主要结果显示:其中一种总体脑熵数值最低,低脑熵数值位于SMN内的状态(状态1),在ADHD组中有着更高的窗口占比和平均持续时间,并与ADHD患者的症状严重程度呈现显著正相关;另外一种总体脑熵数值最高,低脑熵数值位于DMN和ECN内的状态(状态3),在ADHD组中有着更低的窗口占比和平均持续时间,并与ADHD患者的症状严重程度呈现负相关。研究3探究了脑熵与功能连接的共变关系及其与一般认知能力的关联。研究发现不同脑熵状态对应的功能连接特征存在明显差异:总体脑熵数值最低的状态(状态1)所在的时间窗口内有着最高的总体功能连接强度,而总体脑熵数值最高的状态(状态4)对应着最低的总体功能连接强度;状态1中的高强度连接在SMN和VN内更为密集,状态2中高强度连接在DMN与ECN和SAN之间更为密集。此外,动态脑熵与动态功能连接在全脑范围呈现显著负相关,其相关特征在不同脑熵状态对应时间窗口内存在明显差异:相关强度在总体脑熵数值最低的状态对应时间窗口内有着最高的强度,反之亦然;状态2对应的高强度相关在与DMN、ECN和SAN有关的连接位置中更密集。研究4探究了脑熵与功能连接的共变关系在ADHD中的异常变化。结果显示:与ADHD呈现正向关联的状态(状态1)对应的高强度功能连接在SMN内部更为密集,在DMN和ECN之间和之内则更为稀疏;ADHD组呈现出全脑范围内动态脑熵-动态功能连接相关的中断,且这种中断在与DMN和ECN有关的连接位置尤为明显。研究5探究了脑熵与网络拓扑性质的共变关系及其与一般认知能力的关联。研究发现不同脑熵状态对应着不同的网络拓扑性质特征:总体脑熵数值最低的状态对应着最低的网络全局效率和最高的网络局部效率,反之亦然;状态1中SMN和VN内的节点有着更高的局部效率,而状态2中DMN、ECN和部分SAN内的节点有着更高的效率和局部效率。此外,所有节点处的动态脑熵与动态效率/动态局部效率均呈现显著负向关联,此负向关联的强度在不同脑熵状态所对应时间窗口中存在差异:所在状态的总体脑熵数值越高,动态脑熵与节点动态拓扑性质的负向相关强度就越低。研究6探究了脑熵与网络拓扑性质的共变关系在ADHD中的异常变化,研究发现:状态1对应的网络拓扑性质具有更低的网络全局效率和更高的网络局部效率,在部分DMN和ECN内的节点有着更低的效率和局部效率,部分SMN内的节点有着更高的局部效率;此外,ADHD患者相比于健康对照呈现出全脑范围内动态脑熵-网络节点动态局部效率相关的中断。综上所述,本文系统性地揭示了脑熵的动态特征及其与功能连接和网络拓扑性质的共变机制,不仅为大脑网络局部活动-大脑网络连接特征的共变机制提供了实证与理论上的补充,也为神经生理障碍(例如ADHD)神经病理学机制的探究提供了新的视角。

关键词：动态脑熵功能连接网络拓扑性质共变关系

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多功能复杂网络模型及其相关性质研究

多功能复杂网络模型及其相关性质研究

引用

作者：钟丽君青岛大学

学位级别：硕士

随着数据化时代的到来,在现实中存在的大量复杂系统都可以通过复杂网络进行抽象描述,并被应用到不同学科的各个领域,如社交网络中的关系图谱、城市规划中的交通网络、生物工程学中的分子模型等。在已有的复杂网络模型中,节点用来代表真... 详细信息

随着数据化时代的到来,在现实中存在的大量复杂系统都可以通过复杂网络进行抽象描述,并被应用到不同学科的各个领域,如社交网络中的关系图谱、城市规划中的交通网络、生物工程学中的分子模型等。在已有的复杂网络模型中,节点用来代表真实系统中不同的个体,而边则用来表示个体间的关系。而在实际的复杂系统中,个体往往具有多种属性,在利用复杂网络模型描述复杂系统时,选择个体上的不同属性或属性集合,将导致节点之间的连边不同,网络的拓扑结构不同,从而使得网络的功能不同。因此,为了能够更灵活的描述复杂系统,同时考虑到复杂系统中元素的异质性以及多属性的特点,本文提出了多功能复杂网络模型,该复杂网络模型为包含异类、多属性元素的复杂系统从不同属性角度刻画不同网络拓扑结构和网络功能提供了方法,为复杂系统网络分析提供了新的研究思路,论文的主要研究工作如下:1.多功能复杂网络模型定义。该网络模型仅使用节点来表示,而不涉及到连边。此外,为网络节点定义一个特征属性向量,通过对节点特征属性的选择以及节点在对应特征属性下映射规则定义,实现不同的网络拓扑结构和网络功能,并通过建立并分析某导弹防御作战网络和长江中游城市群网络,验证了多功能复杂网络模型的可用性和有效性。2.基于多功能复杂网络模型的网络拓扑性质研究。从节点性质、网络性质以及中心性的度量三个层次给出了基于特征属性的多功能复杂网络模型的拓扑性质,包括节点的度与权、节点的聚簇系数、网络节点间的可达性、网络的连通性、网络的路径长度、点度中心性、紧密中心性、介数中心性等描述。3.基于多功能复杂网络模型的k步可达性查询研究。考虑到多功能复杂网络模型的特点,提出基于该模型的k步可达性查询算法,并完成关系型数据与多功能复杂网络模型的转换,基于此,实现了多功能复杂网络模型上的k步可达性查询。

关键词：复杂网络特征属性特征属性映射函数网络拓扑性质可达性查询

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基于时间序列的数据流可视化算法的实现与改进

引用

电脑知识与技术（过刊） 2017年第3X期23卷 13-16,21页

作者：赵焕霞山东省青岛第三十九中学山东青岛266003

随着信息技术尤其是物联网等技术的发展,人们获取数据的能力也取得了惊人的进展,大量需要处理的数据迅速涌现,形成无法估量的数据量。在源源不断的数据流总挖掘有价值的信息已成为数据挖掘领域需要面对的新挑战。该文对Lucas Lucasa等... 详细信息

随着信息技术尤其是物联网等技术的发展,人们获取数据的能力也取得了惊人的进展,大量需要处理的数据迅速涌现,形成无法估量的数据量。在源源不断的数据流总挖掘有价值的信息已成为数据挖掘领域需要面对的新挑战。该文对Lucas Lucasa等人提出的时间可视图思想进行了深入的研究,并逐步提出了两种具体实现方法,将其应用在基于时间序列的数据流上,把数据流转化成网络图,从而使得可以利用网络图的拓扑性质,对数据流做进一步的研究,例如相似性查询和趋势预测等。

关键词：数据流时间序列可视化网络拓扑性质

来源：评论

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基于功能一致性和网络拓扑属性预测冠心病致病基因

引用

生物化学与生物物理进展 2009年第6期36卷 781-786页

作者：赵研陈丽娜张良才王倩尚玉奎王宏李琬哈尔滨医科大学生物信息科学与技术学院哈尔滨150081

基于功能一致性利用蛋白质互作网络挖掘潜在的疾病致病基因,对于了解疾病致病机理和改进临床治疗至关重要.基于基因功能一致性和其在蛋白质互作网络中的拓扑属性将基因与疾病之间建立关联,对疾病风险位点内的基因进行了致病风险预测,并... 详细信息

基于功能一致性利用蛋白质互作网络挖掘潜在的疾病致病基因,对于了解疾病致病机理和改进临床治疗至关重要.基于基因功能一致性和其在蛋白质互作网络中的拓扑属性将基因与疾病之间建立关联,对疾病风险位点内的基因进行了致病风险预测,并通过GO及KEGG功能富集分析方法进一步筛选,预测出新的致病基因.预测出了51个新的冠心病致病基因,分析发现大部分基因参与了冠心病的致病过程.为疾病基因的挖掘提出一个新的思路,从而有助于复杂疾病致病机理的研究.

关键词：网络拓扑性质共定位特性功能富集分析功能一致性

来源：评论

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