基于时间自动机的脑网络时空演化建模方法

人类大脑本质上是不断变化的整体,但基于静息态功能磁共振成像重构技术的人脑网络动态特性研究尚在起步阶段,并且大多采用定性的方法描述。采用时间自动机理论对脑网络在时间和空间上的系统动态特征和演化过程展开了建模方法研究,首先通过对采样时间区间上血氧依赖水平信号的处理得到全脑脑区在单个采样点上的状态描述,然后通过无监督聚类获取其状态集,研究其状态随时间转换的可观测性,最后在此基础上结合时间自动机理论对脑网络状态的演化过程进行建模,从而达到对脑网络动态特性定量描述的目的。实验结果显示该方法可定量描述人脑网络的状态转换规律和演变进程,对不同被试数据具有普适性,并且可辨识出被试的异常演化过程,为脑网络动态特性的深入研究提供了理论基础。