多尺度脑网络的若干研究

发布时间：2022-08-08 13:09

　　人脑可能是宇宙间最为精细而复杂的系统,探索和理解大脑的运行机制是21世纪人类最大的课题。作为一个新的工具,近些年来脑网络分析在揭示认知功能的神经机理、发育和老化阶段大脑的正常或异常变化以及脑疾病的结构性破坏等方面发挥了极大的作用。而脑网络同时也是一个多尺度的系统,可以从不同的空间或时间尺度对人脑进行描述和刻画:空间尺度从个体神经元到脑区,时间尺度则可以从亚毫秒级直至整个生命周期。在多个尺度上对脑网络进行研究分析,可以为理解大脑的结构和功能特性提供多个不同的视角。因此,本文从宏观和微观尺度两方面,对脑网络进行了研究,主要包括:在宏观尺度上,基于静息态fMRI数据,我们构建了脑功能网络,进而对人脑的毕生发展特性进行了定量研究;在微观尺度上,我们从一个新的角度构建了神经元网络发放模型,并且对该模型在特定条件下的收敛性进行了求证。第一章是绪论部分。在这一章中,我们首先对本文的研究背景和意义进行了介绍;其次在微观层次,简要阐述了神经元的基本结构,动作电位的神经机制,突触的结构和功能以及神经元数学模型等;随后在宏观尺度层次,分别介绍了磁共振成像的基本原理,脑网络的种类和研究现状,网络的拓扑属性以及... 

【文章页数】：112 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 微观尺度
        1.2.1 神经元结构
        1.2.2 动作电位
        1.2.3 突触
        1.2.4 神经元模型
    1.3 宏观尺度
        1.3.1 磁共振成像(MRI)
        1.3.2 脑连接网络
        1.3.3 网络拓扑属性
        1.3.4 基于机器学习的个体分类和预测
    1.4 本文的研究内容和组织结构
第二章 宏观尺度脑网络的研究-基于功能磁共振数据的人脑毕生发展特性研究
    2.1 引言
    2.2 研究对象与方法
        2.2.1 实验对象
        2.2.2 数据采集
        2.2.3 数据预处理
        2.2.4 功能网络构建
        2.2.5 网络连接的毕生发展规律研究
        2.2.6 fALFF的毕生发展规律研究
        2.2.7 主成分分析及其与年龄关系
        2.2.8 基于功能网络特征的大脑年龄预测与评估
    2.3 研究结果
        2.3.1 功能连接研究结果
        2.3.2 fALFF毕生发展轨迹研究结果
        2.3.3 主成分分析结果
        2.3.4 预测结果
        2.3.5 置换检验结果
        2.3.6 基于不同大脑模板的对比分析
    2.4 结果讨论
        2.4.1 功能子网络的发展轨迹
        2.4.2 预测模型性能
        2.4.3 研究的局限性与未来方向
    2.5 本章总结
第三章 微观尺度脑网络的研究-神经元网络发放模型的构建以及收敛性证明
    3.1 模型构建
    3.2 Brownian Web基本知识
        3.2.1 Brownian Web简介
        3.2.2 数学定义
        3.2.3 收敛准则
    3.3 主要结果
    3.4 本章总结
第四章 总结与展望
    4.1 工作总结
    4.2 未来展望
参考文献
完成文章目录
简历



本文编号：3671566