静息状态下脑网络建模及功能连接特性

实验采集静息状态下功能磁共振成像数据,经预处理后结合种子相关分析方法、t-检验法以及复杂网络理论和方法构建正常人脑功能网络.针对脑网络构建中种子相关分析法存在阈值设定随意性大的问题,引入两个原则,即设定的阈值需保证网络的整体性和小世界特性,使建立的脑网络模型充分具有实际系统的特征.在建模基础上进一步研究脑网络功能连接特性,发现网络具有明显的小世界特性;并通过计算网络中心化指标推测出后扣带回、楔前叶、楔叶以及顶上小叶等是静息状态下脑功能网络的关键脑区.     

基于静息态fMRI的人脑功能网络的小世界特性

从19个健康志愿者静息态的功能磁共振成像中提取了时间序列,计算了90个脑区的功能相关性,设定阈值建立脑功能网络的无向简单图,然后计算了一些网络测度.结果显示人脑功能网络具有小世界特性;性别分层后并没有发现各网络测度在全脑水平有显著性的性别差异.     

静息态人脑功能网络的小世界特性

研究了静息态下健康人脑的功能连接模式有助于理解人脑在正常或疾病状态下的功能活动规律.利用小波变换从健康志愿者静息态的功能磁共振成像中提取时间序列,计算90个脑区的相关性,设定阈值建立脑功能网络的无向简单图,然后计算特征路径长度和聚类系数,并对度分布进行拟合.结果显示:脑功能网络具有规则网络的大聚集系数又具有随机网络的小特征路径长度,度的拟合显示具有指数截断幂律分布,即脑功能网络具有小世界特性.     

基于复杂网络的福建省高铁网络连通性分析

当前高铁越来越成为人们中长距离出行的第一选择,而福建省高速铁路仍然处于发展中阶段,线路连通性还具有较大提升空间.以福建省高速铁路建设线路、站点分布和列车运行情况为基础,构建了福建省高速铁路地理网络和运营网络,利用复杂网络理论进行拓扑特征分析,包括度与度分布、聚类系数、平均路径长度以及非直线系数等参数.通过分析可知,福建省高速铁路地理网络具有随机网络的特点,运营网络具有无标度性质和小世界网络的特点.引入非直线系数,通过聚类分析指出当前福建省高速铁路网络连通性上存在的不足,提出优化方案,为福建省高速铁路的规划与发展提供支持.     

复杂网络几种模型的比较与分析

近年来,真实网络中小世界效应和自由标度特性的发现激起了科学界对复杂网络的研究热潮,本文我们从度分布、平均路径长度、聚集系数、小世界效应对随机网络、小世界网络和自由标度网络几种网络模型进行了比较和分析。     

任务背景下腹侧注意功能网络的fMRI研究

基于静息状态的功能磁共振成像(functional MRI,fMRI)已经成为当前人脑功能研究的重要手段之一,本研究采用任务背景来获取一种更为"纯净"的静息状态,其中脑区的"任务背景"被定义为那些不会激活感兴趣脑区的任务.由于到目前为止还不清楚在"任务背景"下人脑除默认网络外的其他"高级"功能网络内部是否被中断,本文研究了人脑听觉背景下腹侧注意网络内部的功能连接.结果表明在听觉背景下该网络内部存在显著的功能连接,这一结果说明简单的感觉任务不会中断人脑的腹侧注意网络.本研究首次证明在任务背景下,除默认网络之外,人脑还有一些高级功能网络内部存在显著功能连接.     

基于径向对称变换的眼睛睁闭状态检测

为实现干扰条件下的眼睛睁闭状态检测,提出了一种新的基于径向对称变换的眼睛状态检测方法.该算法充分利用了睁眼状态下瞳孔的灰度特性及其径向对称特性,有效地解决了光线变化、不均匀光斑、睫毛和镜框等因素的干扰.大量的实验结果表明,该算法具有较好的检测效果,对各种干扰情况有较强的鲁棒性,并且检测速度快,能够达到实时要求,而且能在眼睛状态检测的同时实现瞳孔定位.     

孤独症儿童静息态脑电Gamma频段功能网络研究

有研究表明,孤独症儿童的功能障碍可能和脑电中的Gamma频段异常有关。通过采集17例孤独症儿童和17例正常儿童睁眼静息态脑电,利用定向传递函数方法计算导联间的因果连接,构建Gamma频段(35~50 Hz)功能网络。用图论方法分析两组差异。结果表明相同阈值下,孤独症儿童脑功能网络全局效率、局部效率以及节点度均低于正常对照组儿童。提示孤独症儿童认知、行为异常可能与其大脑Gamma频段连接较弱、信息整合效率较低有关。     

海上丝绸之路航线网络的连通性建模与仿真研究

为推进海上丝绸之路航线网络的建设与完善,基于复杂网络的相关理论,从局部和全局两个角度对不同攻击模式和应对策略下网络的连通性进行了研究.结果表明,海上丝绸之路航线网络在节点随机攻击下的抗毁性较强,而在选择攻击下,网络的连通性较差;对于提高航线网络连通性,甩港策略的效果要更优于重要港口保护策略.同时,不同测度下,对网络连通性影响较大的港口多为东亚和东南亚地区介数较高的港口,在对网络进行连通性优化时,可根据介数确定各个港口在网络中的重要性.     

静息态亚健康失眠脑功能网络分析

针对亚健康失眠者根据匹兹堡睡眠质量指数筛选被试参与实验,利用128导脑电（EEG）分析仪,提取静息态64导脑电信号,通过多通道脑电信号同步性分析,脑功能网络的构建和分析,研究亚健康失眠者与健康人脑电信号的特异性差异,同时进一步比较分析亚健康失眠者与健康人脑电的负相关特性.分析结果表明亚健康失眠者与健康人相比,脑电信号同步性降低,脑功能网络的连接减弱,大脑的活跃度降低,并且这种差异性在脑电负相关特性中表现更为明显.     

基于复杂网络的供应链鲁棒性分析

主要关注不同干扰情况下的供应链鲁棒性的表现特征.在给出基于复杂网络的供应链的稳定鲁棒性和性能鲁棒性的基础上,采用多主体建模方法设计了供应链网络结构,将广义进化论的思想融入其中,实际模拟了供应链的结构变化过程,分析了该供应链网络在受到不同干扰(随机/有意)以及有无局部联盟的情形下,稳定鲁棒性和性能鲁棒性表现.仿真实验结果表明供应链鲁棒性遵循一定的统计变化规律,这为实际进行供应链鲁棒性分析、提高其抗干扰能力、增强其鲁棒性提供了一定的研究思路.     

基于随机失效率的网络抗毁性评价方法

由于对复杂网络的拓扑结构知之甚少,其抗毁性测度的研究一直是个比较困难的问题。从网络连通性的角度出发,在随机失效率的前提下对网络的抗毁性测度进行定义。并分别在只有选择性攻击和随机性攻击的情况下验证所提的全网连通度的有效性,进一步对无标度网络和随机网络的抗毁性能进行比较和分析。结果表明考虑了随机失效率的网络抗毁度定义更加确切有效。     

Language clusters based on linguistic complex networks

To investigate the feasibility of using complex networks in the study of linguistic typology, this paper builds and explores 15 lin-guistic complex networks based on the dependency syntactic treebanks of 15 languages. The results show that it is possible to classify human languages by means of the following main parameters of complex networks: (a) average degree of the node, (b) cluster coefficients, (c) average path length, (d) network centralization, (e) diameter, (f) power exponent of degree distribution, and (g) the determination coefficient of power law distributions. The precision of this method is similar to the results achieved by means of modern word order typology. This paper tries to solve two problems of current linguistic typology. First, the language sample of a typological study is not real text; second, typological studies pay too much attention to local language structures in the course of choosing typological parameters. This study performs better in global typological features of language and not only enhances typological methods, but it is also valuable for developing the applications of complex networks in the humanities, social, and life sciences.     

基于主成分分析和Granger因果检验的手动任务脑功能效应连接

提出了一种基于Granger因果关系检验和主成分分析的fMRI数据效应连接方法,并将两种方法有效联合研究手动任务下激活皮层的因果效应连接。该方法首先由统计参数图法(SPM)组分析得到任务激活脑空间图,选取感兴趣区域(ROI);其次通过主成分分析提取ROI内fMRI信号的时间主成分,以此特征作为时间参考信息;最后计算参考区域与大脑其余每个体素之间的Granger因果关系,并映射到全脑,形成Granger因果图(Granger Causality Map,GCM)。理论和试验结果阐明了提出方法的有效性及可靠性。运用该方法研究人脑运动功能脑区在手动任务下的效应连接GCM,验证了运动功能神经网络理论。     

基于互信息的帕金森病脑皮层功能连接

帕金森病的早期症状是很难察觉的,目前还没有一个明确的生物标志物可以准确地检测出早期的帕金森病。本文为了探究帕金森病的潜在生物标志物,分析15名帕金森病患者和15名健康对照者闭眼状态下的溯源后的脑电信号。首先,使用互信息测量两组受试者的大脑各个区域之间的功能连接。之后,对两组受试者之间的每个连接对的互信息值进行独立样本t检验,检测两组受试者之间显著差异的连接边。最后,将具有显著差异的连接边作为特征进行分类。结果表明,帕金森病患者的大脑各个区域之间的互信息值整体小于健康对照组,并发现在额顶叶和顶枕叶之间的功能连接差异十分显著（p<0.01）。利用互信息功能连接指标对帕金森病患者和健康对照组分类时,测试准确率为76.7%,验证了基于互信息的脑功能连接对帕金森病研究的有效性。这些发现表明额顶叶和顶枕叶之间功能连接性的降低可能是帕金森病的一个潜在生物标志物。本文系首次使用互信息这一功能连接指标对帕金森病进行研究,这为帕金森病的神经机制研究提供了一个新的途径。     

基于复杂网络的混沌同步及其在保密通信中的应用

以复杂网络为背景,根据Lyapunov稳定性理论,研究了全局耦合网络的渐近同步,提出了一种全局混沌同步方案,并在同步的基础上研究了节点之间的保密通信,用混沌遮掩的方法将该同步方案应用于保密通信,将有用的信息信号调控到混沌系统的状态变量中,与混沌信号一起传送到接收端,发送系统和接收系统同步以后,在接收端恢复出信息信号。最后以Chen系统为节点进行数值仿真,验证了结论的可靠性。     

基于复杂网络理论的山西煤炭运输网络复杂性分析

基于复杂网络的基本理论,阐述煤炭运输网络的基本概念及构成,构建了煤炭网络拓扑结构模型,并针对山西煤炭运输网络,分析其内部和外部复杂性,建立网络复杂性评价指标体系.通过定量计算与分析,确定山西煤炭运输网络是无标度网络,对建立和完善山西煤炭运输网络结构体系、优化网络效率具有重要意义.     

基于复杂网络的铁路-航空多层网络的鲁棒性研究

为提高我国交通系统运行的效率和稳定性,本文应用复杂网络理论,选取中国大陆(不包括港澳台)的地级市铁路和航空数据(截至2015年7月)为研究对象,构建了中国铁路-航空多层网络。对铁路-航空多层网络的拓扑性质和鲁棒性进行了研究,选取平均路径长度和网络效率两项指标作为鲁棒性评价指标。研究结果表明,铁路-航空多层及其单层网络都具有小世界和无标度特性;铁路-航空多层网络在蓄意攻击方式下的鲁棒性较差,而在随机攻击方式下的鲁棒性较强;不管是在蓄意还是随机攻击的方式下,铁路-航空多层网络的鲁棒性都要优于铁路层、航空层网络。     

基于复杂网络理论的Internet拓扑节点特征分析

基于复杂网络理论对Internet的IP级拓扑中的节点特征进行了分析。阐述了复杂网络理论中节点度、度相关性、聚集系数等特征的概念。采用由skitter和fastrace实际测量得到的四幅拓扑,提取其复杂网络特征,并进行了比较分析。