两种因果网络研究方法及其比较

发布时间：2017-08-15 03:06

  本文关键词：两种因果网络研究方法及其比较

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【摘要】：人的大脑大约由101一个神经元组成,其中包含1015个神经突触连接,是目前所知的最为复杂的体系之一。研究者认为,精神疾病可能对大脑的结构和功能有影响，，因此对大脑网络的研究显得尤为重要。近年来,功能磁共振成像(function Magnetic Resonance Imaging, fMRI)等脑功能成像技术也随着脑网络的深入研究而不断发展起来。随着这些脑成像技术的快速发展以及实验技术的进步,人们可以得到高精度的医学影像数据,从而为复杂大脑的研究提供了可能’。本文对大脑网络分析就是基于功能磁共振成像数据而进行的。效应连接是脑网络研究中的一项重要内容,Granger因果分析则是其中的一种。它广泛应用于神经科学、经济学、信号处理和工程学等领域,近年来被逐渐应用于大脑功能磁共振成像数据效应连接分析。配对Granger因果分析不能判断脑网络节点之间的影响是直接影响还是间接影响,因而对于多个节点之间的连接可能出现“伪连接”的情况。条件Granger因果分析和Silencing方法正好可以弥补这种缺陷,这两种方法都能判断出两个脑区之间的连接是直接连接还是通过第三个脑区构成的间接连接,从而将间接连接去掉,只保留直接连接,使得大脑网络连接更加清晰明朗。本文中出现的脑网络效应连接方法主要有两种：条件Granger因果关系分析和Silencing方法。‘先将两种方法应用于toy model构建网络,然后将两种方法分别应用于任务态fMRI数据分析。对于43例精神分裂症病人和33例正常对照的fMRI数据,分别讨论了其脑效应连接网络,并用双样本t检验得出了两组中存在显著差异的连接。结果发现,注意力网络、额叶内部分别是激活脑区和差异性效应连接的主要集中区域。对于条件Granger方法构建的网络,我们还得出了正常人组和病人组总体网络连接图,结果发现额叶成为了网络连接中心；对于Silencing方法,我们还得出了正常人组和病人组Silencing值的频数分布直方图,并发现额中回等脑区受到损伤。通过比较两种方法所建立的网络,发现条件Granger因果关系分析方法的结果优于Silencing方法,不失为研究大脑网络连接的一种好方法。
【关键词】：条件Granger因果 脑网络 Silencing方法 精神分裂症
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R749.3;R445.2
【目录】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 脑效应网络连接研究现状10-12
• 1.3 本文内容及组织结构12-15
• 2 数据及其预处理15-19
• 2.1 数据15
• 2.2 数据预处理15-16
• 2.3 感兴趣脑区的获取16-19
• 2.3.1 定义节点16-17
• 2.3.2 时间序列提取17
• 2.3.3 时间序列预处理17-19
• 3 数学理论19-23
• 3.1 配对Granger因果分析19-20
• 3.2 AIC准则20-21
• 3.3 Bootstrap方法21-23
• 4 用条件Granger因果分析方法构造网络23-29
• 4.1 多变量条件Granger因果关系23-24
• 4.2 用toy model数据构建网络24-26
• 4.3 用fMRI数据构建大脑网络26-29
• 4.3.1 总体网络26-28
• 4.3.2 差异网络28-29
• 5 用Silencing方法构建网络29-35
• 5.1 Silencing方法29-31
• 5.2 用toy model数据构建网络31
• 5.3 用fMRI数据构建大脑网络31-35
• 6 两种方法所构建网络的比较35-37
• 7 总结37-39
• 参考文献39-41
• 附录41-43
• 致谢43-45

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘文忠;自助法统计推断的基本原理及应用[J];山西农业大学学报(自然科学版);2004年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李俊;格兰杰因果分析方法及其在fMR数据中的运用[D];电子科技大学;2013年

本文编号：675951