论文部分内容阅读
随着复杂网络中小世界网络和无标度网络的提出,很多领域的研究开始引入复杂网络,例如社会学,计算机学,生物学等。复杂网络也给这些领域的研究提供了一些新的视角,神经科学的研究也不例外。复杂网络可以定量地分析脑网络,从严格的数学角度对脑功能和脑损伤进行定量分析,给神经科学的研究带来的新的思路和方法。在各种脑疾病和脑功能中的研究表明,复杂网络可以作为研究脑疾病和脑功能的工具。轻微肝性脑病在肝病患者中患病率很高,如不加以控制,可能引发为临床型肝性脑病,因此对轻微肝性脑病的研究显得十分重要。已经有研究表明轻微肝性脑病患者的功能连接出现异常,但是对其复杂脑网络的研究几乎无人涉及。本文的主要工作如下,首先,基于BOLD-fMRI数据,利用相关系数构建了轻微肝性脑病患者的脑功能网络并利用复杂网络中的统计参数聚类系数、平均路径长度、小世界特性分析了轻微肝性脑病患者的脑功能网络。结果表明轻微肝性脑病患者的小世界特性和归一化聚类系数发生改变,但归一化平均路径长度几乎没变。这些统计特性与轻微肝性脑病患者的神经心理学量表存在一定的相关性,说明这些特性可以用来对轻微肝性脑病进行诊断;其次,基于复杂网络中的社团划分算法,对轻微肝性脑病患者脑功能网络进行社团划分。研究表明轻微肝性脑病患者的最大模块度降低,其网络分割成更多的社团,说明其脑区之间的协同存在一定问题。研究还发现轻微肝性脑病患者的基底节-丘脑-皮层回路出现断裂,这可能与轻微肝性脑病的病理机制有关;最后,基于Granger因果关系模型构建轻微肝性脑病患者的脑效应网络,利用复杂网络中的平均路径长度、入度与出度等特性,分析了效应网络。结果表明轻微肝性脑病患者的脑效应网络的平均路径长度没有明显改变,但是其左半球的基底节与丘脑区域的信息流出存在障碍,这可能更深入地说明了轻微肝性脑病患者的基底节与丘脑区域出现问题。本文是国内外首次采用复杂网络方法对轻微肝性脑病进行研究,其结果表明复杂网络可以用来对轻微肝性脑病进行研究,并对轻微肝性脑病的诊断与其病理机制的揭示具有重要意义。