基于Partial New Causality的因果脑网络情绪识别

1

作者 王斌 王忠民 张荣 《计算机应用与软件》 北大核心 2024年第2期158-163,共6页

为了研究情绪产生过程中脑区以及通道之间的因果作用,在部分格兰杰与新型因果关系的基础上,提出一种用于研究时间序列之间因果关系的部分新型因果关系(PNC)方法。在不同情绪下选取脑区内的8个通道,用PNC计算脑区内通道之间的因果连接关... 为了研究情绪产生过程中脑区以及通道之间的因果作用,在部分格兰杰与新型因果关系的基础上,提出一种用于研究时间序列之间因果关系的部分新型因果关系(PNC)方法。在不同情绪下选取脑区内的8个通道,用PNC计算脑区内通道之间的因果连接关系,根据连接关系构建因果网络;对因果网络中节点的信息流向和介数属性进行分析,将PNC因果网络和Granger因果网络节点之间的因果连接视为一种特征送入SVM中训练分类。实验结果表明,基于PNC因果网络和Granger因果网络的平均识别精度分别为76.4%和68.5%,PNC可用于计算时间序列之间的因果关系。 展开更多

关键词 部分新型因果关系 脑电 因果脑网络 脑区 网络属性分析 情绪识别

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基于听觉刺激的意识障碍患者脑功能连通性研究

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作者 尹宁 杨帆 +3 位作者 李中振 韩雅美 李济丞 徐桂芝 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1434-1444,共11页

目的目前对意识障碍(DOC)患者的分级评估仍是相关领域的重点和难点。因效性网络可以通过时间序列间的因果关系直观地反映信息传递方向,帮助人们更好地理解患者大脑不同区域之间的信息交互作用。本文结合脑电图和因效性网络探讨听觉刺激... 目的目前对意识障碍(DOC)患者的分级评估仍是相关领域的重点和难点。因效性网络可以通过时间序列间的因果关系直观地反映信息传递方向,帮助人们更好地理解患者大脑不同区域之间的信息交互作用。本文结合脑电图和因效性网络探讨听觉刺激下无反应觉醒综合征(VS)患者与最低意识状态(MCS)患者的脑功能连通性差异。方法共纳入23例DOC患者,采集并分析唤名刺激下的脑电信号,通过多元格兰杰因果方法构建脑功能网络,利用脑网络节点度、聚类系数、全局效率以及因果流向性等参量从脑区之间协同工作的角度对比研究听觉刺激下不同意识水平患者的网络特征。结果唤名刺激下MCS患者的脑功能连通性强于VS患者,且呈现出因果流向差异,MCS与VS患者四个脑区的信息传递方向均不相同。结论唤名听觉刺激下MCS患者的信息传递能力强于VS患者;与VS患者相比MCS患者为因果源的电极通道数增多,对其他脑区的信息输出增多。本研究可为DOC患者意识水平的分级评估提供一定的理论依据。 展开更多

关键词 意识障碍 听觉刺激 多元格兰杰因果 脑电图 脑功能网络

原文传递

经颅磁刺激对老年大鼠工作记忆相关跨脑区网络协同作用的影响

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作者 郭苗苗 翟昊迪 +2 位作者 吉利辉 王田 徐桂芝 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1468-1478,共11页

经颅磁刺激(TMS)因其可以非侵入性地探测和调制大脑皮层兴奋性和功能,已被广泛地应用于改善大脑认知功能等临床神经调控领域。工作记忆的功能实现需要多个脑区的同步活动,该文将行为学与电生理学相结合,通过建立跨脑区的因果网络连接,... 经颅磁刺激(TMS)因其可以非侵入性地探测和调制大脑皮层兴奋性和功能,已被广泛地应用于改善大脑认知功能等临床神经调控领域。工作记忆的功能实现需要多个脑区的同步活动,该文将行为学与电生理学相结合,通过建立跨脑区的因果网络连接,从记忆相关脑区间协同作用的角度探究不同模式的TMS对大脑认知功能的调控机制。首先对老年威斯塔大鼠分别实施重复经颅磁刺激(rTMS)及间歇性θ节律刺激(iTBS),并设置空白对照组,通过在体多通道微电极阵列采集大鼠工作记忆任务中的局部场电位信号(LFPs);之后基于定向传递函数构建LFPs脑因果网络;最后通过对比行为学结果差异、各脑区因果网络参数等,探索不同模式TMS对老年大鼠工作记忆行为学及脑区之间信息协同作用的影响规律。结果表明,rTMS组和iTBS组大鼠执行正确工作记忆任务的平均天数减少,平均正确率高于空白对照组。经过刺激后,rTMS组和iTBS组前额叶和海马双向网络连接明显增强,信息流强度和因果流向性得到显著提升(P<0.05)。因此,rTMS和iTBS模式均能促进老年大鼠海马和前额叶脑区间的信息交流,从而使老年大鼠的工作记忆能力得到改善。 展开更多

关键词 重复经颅磁刺激 间歇性θ节律刺激 工作记忆 脑因果网络

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基于EEG脑网络的视觉呈现速度对工作记忆影响的研究 被引量：2

4

作者 王碧霄 陈瑶 +2 位作者 李鑫 王盛淋 黄丽亚 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期257-265,共9页

随着生活节奏加快,倍速播放在学习过程中被广泛应用,对学习认知活动的影响也逐渐被学者所关注。为探究记忆任务的视觉呈现速度对工作记忆的影响及其机理,本研究从EEG脑网络的视角展开研究。设计了快慢两种呈现速度下的实验范式,并对18... 随着生活节奏加快,倍速播放在学习过程中被广泛应用,对学习认知活动的影响也逐渐被学者所关注。为探究记忆任务的视觉呈现速度对工作记忆的影响及其机理,本研究从EEG脑网络的视角展开研究。设计了快慢两种呈现速度下的实验范式,并对18名被试的脑电数据进行采集,计算各频段的功率谱并选择具有显著性差异(P<0.05)的频段进行分析。采用格兰杰因果的方法计算不同频段脑区之间的因果关系并构建加权因效性脑网络,分析网络的入度、出度和聚类系数这3种网络特征,并使用支持向量机对快慢状态下的脑网络进行分类。结果显示,在快速视觉呈现状态下,脑网络出入度增加,节点聚类系数进一步加强,且具有显著差异节点主要分布于额叶、顶叶和枕叶,显著高于慢速视觉呈现状态(P<0.05),以各频段入度、出度、聚类系数作为特征对快慢状态下的脑网络进行分类,分类准确率分别最高可达90.96%、90.29%、86.53%。本研究表明,随着视觉呈现速度加快,视觉加工进一步激活,被试的工作记忆意识活动逐渐增强,大脑左半球对语言、推理等认知活动的主导作用也在不断加强。本研究为探究播放速度对学习认知活动的影响提供了新的研究思路,也为学习视频设计者设置播放速度提供理论依据。 展开更多

关键词 脑电信号 工作记忆 视觉刺激 格兰杰因果 脑网络

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经颅交流电刺激对阿尔兹海默病小鼠双侧海马有效连接的干预研究 被引量：2

5

作者 曹甜甜 王亚飞 +6 位作者 张文龙 吴林彦 黄亮 李四楠 李龙 刘天 王珏 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期80-87,共8页

通过格兰杰因果方法,对Y迷宫任务中双侧海马间的有效连接进行分析,从相连脑区的角度,研究经颅交流电刺激(tACS)干预阿尔兹海默症(AD)的神经机制。记录正常对照组、AD组、tACS组和假刺激组小鼠执行任务时的行为表现和海马左、右侧场电位... 通过格兰杰因果方法,对Y迷宫任务中双侧海马间的有效连接进行分析,从相连脑区的角度,研究经颅交流电刺激(tACS)干预阿尔兹海默症(AD)的神经机制。记录正常对照组、AD组、tACS组和假刺激组小鼠执行任务时的行为表现和海马左、右侧场电位,计算各组的功率谱密度和格兰杰因果值(GC)。研究发现:AD组行为训练的正确率低于正常对照组,tACS可以提高其正确率。在θ和γ频段上,AD组的功率谱密度显著低于正常对照组(P<0.01),tACS组接近正常对照组水平。在θ频段上,tACS增加了AD小鼠海马左侧到右侧和右侧到左侧异常的GC值(从0.111±0.002;0.109±0.003到0.377±0.017;0.185±0.005),和正常对照组接近;在γ频段上,tACS降低了AD小鼠海马左侧到右侧和右侧到左侧异常的GC值(从0.145±0.002;0.127±0.003到0.074±0.001;0.082±0.002),和正常对照组接近。双侧海马间有效连接的异常可能是AD小鼠记忆功能下降的原因,tACS可以改善海马间的异常连接且恢复海马处场电位的功率谱密度。 展开更多

关键词 经颅交流电刺激 阿尔兹海默症 海马 格兰杰因果分析 脑网络有效连接

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正常人眼睫状肌不同调节负荷下的大脑皮层激活状态 被引量：2

6

作者 吕小利 陈义磊 +1 位作者 谭文莉 缪晚虹 《实用医学杂志》 CAS 北大核心 2023年第6期706-712,共7页

目的 探讨正常人眼不同调节负荷下的大脑皮层激活状态、功能脑网络及脑区间有效连接关系。方法 选择正常受试者33例,进行任务态功能核磁共振扫描,基于MATLAB平台的SPM12、GroupICATv4.0a软件包进行影像数据预处理和后续分析。使用单样本... 目的 探讨正常人眼不同调节负荷下的大脑皮层激活状态、功能脑网络及脑区间有效连接关系。方法 选择正常受试者33例,进行任务态功能核磁共振扫描,基于MATLAB平台的SPM12、GroupICATv4.0a软件包进行影像数据预处理和后续分析。使用单样本t检验分析正常人群调节相关脑激活模式;运用Informax算法将数据分解为独立的空间成分,提取任务对应的成分,分析相关的功能脑网络;基于动态因果模型分析任务激活区之间的有效连接,明确相应脑区的有效连接关系。应用体素水平阈值P <0.001,FWE团块水平P≤0.05为多重比较校正方法。结果 正常人眼-3D和-6D调节刺激下的大脑激活信号表明,支配睫状肌的神经信号所涉及的大脑皮层区域广泛,有枕叶、颞叶、小脑、边缘叶、丘脑、顶叶和额叶,且正常人眼不同调节负荷下大脑激活的区域和强度均有变化;参与调节任务态相关的功能脑网络,主要为视觉网络、小脑网络和注意网络;各脑区间有效连接分析初步表明,参与调节的回路有2个,分别是枕叶、小脑与顶叶组成一个神经环路,枕叶、小脑和额叶组成一个神经环路,丘脑为信息传导中介。结论 参与大脑加工调节信号的区域较广,涉及多个脑区,多个脑网络,2个神经回路;不同调节负荷下脑激活的区域和强度均有差异。 展开更多

关键词 任务态 功能核磁共振 睫状肌 脑网络 动态因果模型

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基于神经元集群模型的动态因果模型算法综述

7

作者 李双燕 岳宣雅 +1 位作者 王龙龙 徐桂芝 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期740-749,共10页

大脑是人体最复杂的器官,各个脑区之间的连接构成了复杂的功能性网络系统,脑网络连接特征的变化与脑的生理病理状态密切相关。近年来,脑网络构建与分析算法成为计算神经科学领域的研究热点之一。在众多脑网络分析方法中,动态因果模型(D... 大脑是人体最复杂的器官,各个脑区之间的连接构成了复杂的功能性网络系统,脑网络连接特征的变化与脑的生理病理状态密切相关。近年来,脑网络构建与分析算法成为计算神经科学领域的研究热点之一。在众多脑网络分析方法中,动态因果模型(DCM)由于具有生物物理合理性在探索神经网络的有效连接特性中得到了广泛关注。从基本原理、神经元集群模型和应用等方面对DCM进行综述。首先,介绍DCM的基本原理,并以基于卷积和基于电导的两类神经元集群模型为例,对DCM算法的关键组成——神经生物学模型的建模思想、原理及发展进程进行回顾;然后,综述近年来DCM在认知功能和疾病病理等相关神经信号分析领域的应用,指出DCM有望成为探索脑功能整合机制的方法;最后,结合近几年DCM算法的研究进展及其局限性进行总结和展望。 展开更多

关键词 动态因果模型 神经元集群模型 有效连接 神经信号 脑网络

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基于变尺度符号化补偿传递熵的EEG压力情感分析 被引量：1

8

作者 高云园 王翔坤 +2 位作者 田玉平 佘青山 董骅 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期453-460,共8页

基于脑电信号的情感识别,对于相关情感疾病的诊断与治疗有着重要的临床和科研意义。如何有效地提取特征,提高识别率,减少计算时间是研究的重点。从研究脑通道间定向信息交互的角度出发,结合对瞬时因果效应的补偿算法,提出以变尺度符号... 基于脑电信号的情感识别,对于相关情感疾病的诊断与治疗有着重要的临床和科研意义。如何有效地提取特征,提高识别率,减少计算时间是研究的重点。从研究脑通道间定向信息交互的角度出发,结合对瞬时因果效应的补偿算法,提出以变尺度符号化补偿传递熵(VSSCTE)为特征的情感分析方法,并以此构建情感因效性脑网络,使用网络测度与Relief F特征优化选择算法进行通道选择。结果显示,在使用DAEP数据集中处理后的127个压力状态和125个平静状态的数据时,较传统的二元传递熵方法,VSSCTE的特征提取方法在压力和平静情感二分类上的准确率提升约15%,达到96.74%;进行脑电通道优化后,当通道数由32个降至15个时,分类准确率仅下降约2%(分类准确率为94.36%),计算时间从51.27 s降至23.84 s。所提出的VSSCTE脑电特征提取方法可以有效分析情感变化时脑区之间的信息交互,为情感分析和计算提供新的思路。 展开更多

关键词 情感分析 瞬时因果 传递熵 因效性脑网络

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基于脑网络信息传递特性的癫痫病灶区定位 被引量：4

9

作者 左锐 张旭 +6 位作者 魏婧 梁莹 李春林 赵翠 仲奕画 成昊 张国君 《北京生物医学工程》 2018年第4期331-336,共6页

目的癫痫是一种反复发作的慢性脑疾病,严重危害患者身心健康。如何精确定位癫痫病灶区是目前医学研究热点之一。本文旨在基于脑网络信息传递特性定位癫痫病灶区,期望为临床确诊病灶区提供创新思路。方法应用频域因果连接分析构建5位颞... 目的癫痫是一种反复发作的慢性脑疾病,严重危害患者身心健康。如何精确定位癫痫病灶区是目前医学研究热点之一。本文旨在基于脑网络信息传递特性定位癫痫病灶区,期望为临床确诊病灶区提供创新思路。方法应用频域因果连接分析构建5位颞叶癫痫患者颅内脑电特征频段因果网络,计算网络节点因果流。结果 (1)颞叶癫痫患者颅内脑电能量分布优势频带是δ、θ频段,δ、θ频段能量显著高于其他频段,病灶区能量分布高于非病灶区。(2)颞叶癫痫患者病灶区因果流小于0,非病灶区因果流大于0。结论 (1)颞叶癫痫患者颅内脑电特征频段为δ、θ,病灶区特征频段能量异常增强。(2)颞叶癫痫患者因果网络中,被定义为因果汇的脑区为临床确诊病灶区,因果源脑区为非病灶区,病灶区易受非病灶区影响。 展开更多

关键词 癫痫病灶区定位 颅内脑电信号 脑网络 定向传递函数 因果流

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基于格兰杰因果关系磁刺激穴位对亚健康失眠的脑功能网络分析 被引量：8

10

作者 郑威 于洪丽 +5 位作者 丁卫国 吴霞 徐桂芝 郭磊 陈静 魏丽 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2018年第2期228-235,共8页

脑功能网络是揭示大脑精神活动的重要体现,对于亚健康失眠的脑网络分析具有重要意义。利用格兰杰因果关系算法建立脑功能有向网络实现了各级脑电之间的有向信息连通,更是对失眠基于脑电的探究。本文利用Neuroscan128导脑电实验仪采集9... 脑功能网络是揭示大脑精神活动的重要体现,对于亚健康失眠的脑网络分析具有重要意义。利用格兰杰因果关系算法建立脑功能有向网络实现了各级脑电之间的有向信息连通,更是对失眠基于脑电的探究。本文利用Neuroscan128导脑电实验仪采集9名失眠被试的32导脑电信号,然后基于格兰杰因果关系方法计算32导脑电极在时间序列上的有向连接关系,同时运用贝叶斯信息准则和F统计量检验每个连接值的统计显著性,再利用磁刺激穴位的方法刺激失眠被试,获得不同状态下脑功能网络的有向连接图,并对其进行分析。结果表明,磁刺激神门、内关和三阴交穴后较刺激前,大脑额叶、中央区和左颞叶内部以及脑区之间的连接有所增加;而枕叶、右颞叶内部以及脑区之间的连接有所减少。磁刺激穴位治疗亚健康失眠具有重要的研究意义,本研究得到的相应结果为其提供依据。 展开更多

关键词 失眠 脑功能网络 格兰杰因果关系 贝叶斯信息准则 磁刺激穴位

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健康人工作记忆脑电theta网络因果流研究 被引量：4

11

作者 窦萌萌 田心 +2 位作者 张丹 刘迢迢 郑旭媛 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期198-202,共5页

目的计算健康受试者工作记忆脑电(electroencephalogram,EEG)网络的因果流,为研究工作记忆大脑信息传递机制提供支持。方法实验数据为18名健康受试者在300次视觉工作记忆的32通道EEGs。应用快速傅里叶变换计算工作记忆时EEGs在各个频段... 目的计算健康受试者工作记忆脑电(electroencephalogram,EEG)网络的因果流,为研究工作记忆大脑信息传递机制提供支持。方法实验数据为18名健康受试者在300次视觉工作记忆的32通道EEGs。应用快速傅里叶变换计算工作记忆时EEGs在各个频段的能量密度,选取能量密度最大的频段为工作记忆的特征频段。计算EEGs特征频段分量之间的因果连接强度DTF,构建因果网络,在计算网络每个节点的DTF加权因果流的基础上,计算额叶、顶叶、颞叶和枕叶4个脑区的(节点)平均因果流,研究工作记忆脑区之间的信息传递特征。结果工作记忆EEGs在theta频段的能量密度最大(911±15μV^2/Hz)。额叶、顶叶、颞叶和枕叶脑区的平均因果流:额叶为0.0033±0.0002,顶叶为0.0005±0.0003,枕叶为-0.0022±0.0004,颞叶为-0.0051±0.0003。结论 theta频段是工作记忆EEGs的特征频段。工作记忆EEGs的theta网络因果源在额叶,因果汇在颞叶和枕叶,提示工作记忆各个脑区的信息传递是从额叶流到颞叶和枕叶。 展开更多

关键词 工作记忆 脑电 因果网络 加权因果流 脑区 信息传递

原文传递

间歇性θ节律经颅磁刺激改善大鼠工作记忆的海马与前额叶跨脑区神经网络效应研究 被引量：4

12

作者 张天恒 郭苗苗 +2 位作者 徐桂芝 吉利辉 王中豪 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1573-1585,共13页

目的间歇性θ节律刺激(iTBS)作为一种新型的经颅磁刺激模式,已经广泛应用于探索大脑认知功能和神经调控等方面,但其电生理调控机制尚不清晰,探索iTBS对大脑认知功能的影响及其电生理机制,对脑疾病的治疗和磁刺激的临床应用具有重要意义... 目的间歇性θ节律刺激(iTBS)作为一种新型的经颅磁刺激模式,已经广泛应用于探索大脑认知功能和神经调控等方面,但其电生理调控机制尚不清晰,探索iTBS对大脑认知功能的影响及其电生理机制,对脑疾病的治疗和磁刺激的临床应用具有重要意义。方法本文利用iTBS制备磁刺激大鼠模型,采集记录大鼠在执行工作记忆(WM)任务过程中腹侧海马(vHPC)和内侧前额叶皮层(mPFC)的局部场电位(LFPs)信号,应用格兰杰因果网络分析方法,研究了iTBS对大鼠WM过程中vHPC与mPFC跨脑区神经网络协同和信息交互的影响。结果iTBS增强了大鼠的学习记忆能力,使其完成工作记忆任务所需时长减少(2.67±1.63)d(P<0.05),iTBS显著改善了大鼠的行为学表现;同时iTBS增强了大鼠在WM期间vHPC与mPFC脑区的自因果网络连接,增加了网络连接强度、连接密度和全局效率(P<0.05);并且iTBS增强了vHPC与mPFC脑区的跨脑区网络连接,增加了vHPC-mPFC跨脑区的节点度和因果流向(P<0.05)。结论iTBS磁刺激对大鼠工作记忆行为学及相关脑区神经网络均有显著的积极作用,iTBS可以促进大鼠认知能力,提高大脑神经网络的信息交互和传递效率,iTBS的神经调控机制可能是通过增强大脑vHPC与mPFC之间的网络连接和信息交互来提高工作记忆能力。 展开更多

关键词 间歇性θ节律刺激 海马-前额叶 工作记忆 脑网络 格兰杰因果

原文传递

基于传递熵关键因果连接的情感识别方法 被引量：4

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作者 王忠民 蔡兰兰 范琳 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2021年第9期2614-2618,共5页

人脑在情绪活动中呈现的信息流是复杂多变的,因此理解脑区间的动态交互过程至关重要,但是基于原始脑电信号构建的情绪网络包含了许多与情绪无关的冗余信息。针对此问题,提出一种在不丢失关键因果信息的前提下去除情绪无关网络连接的方法... 人脑在情绪活动中呈现的信息流是复杂多变的,因此理解脑区间的动态交互过程至关重要,但是基于原始脑电信号构建的情绪网络包含了许多与情绪无关的冗余信息。针对此问题,提出一种在不丢失关键因果信息的前提下去除情绪无关网络连接的方法,并验证其在情感识别过程中的有效性。首先,基于传递熵因果分析方法对积极、中性和消极情绪构建归一化传递熵矩阵,再从积极、消极情绪矩阵中减去中性情绪矩阵,最后基于简化后的矩阵构建因效性脑网络并利用图论分析不同情绪的网络连通性。通过在DEAP数据集上的验证发现,该方法有效地提高了情感识别准确率。 展开更多

关键词 脑电信号 脑网络 传递熵 因果信息 情感识别

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基于格兰杰因果分析的MCI脑网络分类研究 被引量：7

14

作者 崔会芳 周梦妮 +3 位作者 王彬 相洁 曹锐 阎鹏飞 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2018年第6期853-860,共8页

使用静息态fMRI脑数据,构建了基于格兰杰因果分析的有向功能脑网络,对正常对照组和轻度认知障碍的早期和晚期进行识别。在特征选择部分,有向脑网络的局部属性和全局属性被施以双样本t检验,三组间具有显著差异的属性被选作分类特征;接着... 使用静息态fMRI脑数据,构建了基于格兰杰因果分析的有向功能脑网络,对正常对照组和轻度认知障碍的早期和晚期进行识别。在特征选择部分,有向脑网络的局部属性和全局属性被施以双样本t检验,三组间具有显著差异的属性被选作分类特征;接着,支持向量机算法被应用于后续的分类。最后,运用单因素方差分析探测三组间两两均具有显著差异的脑区信息。实验结果表明,本研究取得了较好的分类效果,颞中回、楔前叶、海马旁回等许多脑区在3个考察组中均体现出了显著性差异,这与已有研究的结果基本一致。 展开更多

关键词 格兰杰因果分析 轻度认知障碍 有向脑网络 支持向量机 分类

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动态因果模型在脑网络研究中的应用进展 被引量：3

15

作者 梁赛兰 王多琎 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期86-99,共14页

大脑各功能区之间的有效连接是脑科学研究领域的一个重要内容。研究在不同情形下相关脑区之间有效连接所构成的大脑网络,对于全面理解大脑的功能机制,治疗各种与大脑相关疾病,开发脑功能具有重要意义。动态因果模型是一种分析大脑有效... 大脑各功能区之间的有效连接是脑科学研究领域的一个重要内容。研究在不同情形下相关脑区之间有效连接所构成的大脑网络,对于全面理解大脑的功能机制,治疗各种与大脑相关疾病,开发脑功能具有重要意义。动态因果模型是一种分析大脑有效连接的优势方法。结合功能性磁共振成像、脑电、近红外脑功能成像等3种检测技术,综述动态因果模型的相关研究。动态因果模型在功能性磁共振成像中的应用涉及脑卒中、认知神经科学和精神疾病相关的脑网络研究;脑电相关动态因果模型的应用主要涉及认知神经科学以及与精神分裂症、阿尔兹海默症、癫痫、帕金森等疾病相关的内容;目前动态因果模型在近红外脑功能成像中的应用还较少,主要涉及认知神经科学研究。最后,对这3种技术进行了比较和展望。 展开更多

关键词 动态因果模型 脑网络 功能性磁共振成像 脑电 近红外脑功能成像

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虚拟数字脑软件平台的研究与开发 被引量：1

16

作者 徐龙春 张敏风 +6 位作者 张岗 邹越 赵文波 何乐民 周慧晶 颜淑敏 张光玉 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2019年第12期1434-1439,共6页

目的:为脑科学和类脑人工智能提供一个软件研究平台。方法:首先,基于预处理后的静息态功能磁共振数据和因果连接法构建因果连接网,利用最小均方误差算法获得节点神经活动预测模型中的回归系数。然后,基于因果连接网和预测模型构建虚拟... 目的:为脑科学和类脑人工智能提供一个软件研究平台。方法:首先,基于预处理后的静息态功能磁共振数据和因果连接法构建因果连接网,利用最小均方误差算法获得节点神经活动预测模型中的回归系数。然后,基于因果连接网和预测模型构建虚拟数字脑。最后,在VC++12.0开发环境下,利用C/C++编程语言开发出能实现虚拟数字脑各项功能的软件包。结果:同欧洲的虚拟大脑软件平台相比,该软件包操作简单,可用于脑科学和类脑人工智能的研究。结论:初步的实践结果证明了该软件在脑科学研究中的有效性和实际应用价值。 展开更多

关键词 虚拟数字脑 脑科学 类脑人工智能 因果连接网 功能磁共振成像

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基于定向传递函数的癫痫因效性脑网络动态分析 被引量：1

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作者 韩凌 宋鑫轲 李春胜 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1082-1088,1096,共8页

癫痫是一种脑网络连接失调的神经系统疾病,从有向功能连通性的角度分析癫痫发作过程的脑网络机制具有重要的研究价值。本文首先对不同频段的癫痫脑电信号在发作间期、发作前期和发作期以定向传递函数方法构建因效性脑网络,并分析在不同... 癫痫是一种脑网络连接失调的神经系统疾病,从有向功能连通性的角度分析癫痫发作过程的脑网络机制具有重要的研究价值。本文首先对不同频段的癫痫脑电信号在发作间期、发作前期和发作期以定向传递函数方法构建因效性脑网络,并分析在不同状态下脑网络信息传递的途径及动态变化过程,最后对癫痫脑网络的特征属性的动态变化进行分析。结果表明,从发作间期到发作期癫痫脑网络的拓扑结构由趋向随机网络转变成趋向规则网络,整个脑网络的节点连接呈现出逐渐下降的趋势,但是在额区、颞区、枕区的内部节点之间的通路连接数增加,在病灶区域存在大量信息流出的枢纽节点。α波、β波和γ波的发作期全局效率明显高于发作间期和发作前期,聚类系数变化趋势表现为发作前期大于发作期,发作期大于发作间期,其中额区、颞区、顶叶区的聚类系数明显增加。本文的研究结果说明,对癫痫因效性脑网络的拓扑结构和特征参数的动态分析可以构建出癫痫发作全过程的动态变化模型,今后在癫痫病灶的定位和癫痫发作预测方面具有重要的研究价值。 展开更多

关键词 因效性脑网络 定向传递函数 全局效率 聚类系数

原文传递

基于因果关系的步枪射击pre-shot阶段脑电网络分析 被引量：4

18

作者 张立伟 周前祥 +1 位作者 柳忠起 饶永红 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期518-523,共6页

大脑皮层网络有向功能连通性是理解大脑组织行为活动方式的关键。本文探索步枪射击任务中射手大脑网络在脑电信号不同节律下的有向功能连通性,为加速步枪射击训练方法的研究提供神经科学方面的依据。采用扩展概率性因果方法分析步枪射... 大脑皮层网络有向功能连通性是理解大脑组织行为活动方式的关键。本文探索步枪射击任务中射手大脑网络在脑电信号不同节律下的有向功能连通性,为加速步枪射击训练方法的研究提供神经科学方面的依据。采用扩展概率性因果方法分析步枪射击专家和新手在射击准备(pre-shot)阶段大脑皮层的有效定向功能连接。结果表明,额区、额-中、中央区、顶区和枕区在射击过程中都被激活,并且大脑右半球功能连接数量明显多于左半球。在pre-shot阶段,与专家相比较,新手大脑皮层网络参与活动的脑区明显增多、网络节点间的连接强度更大、全局效率值较低。这些结果间接地证明了新手需要更努力地协调更多的资源来完成任务,这与专家功能性脑组织的"神经效率"假说一致。 展开更多

关键词 因果分析 脑网络 脑电信号 步枪射击

原文传递

额叶癫痫患者工作记忆障碍的脑电网络连接研究 被引量：2

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作者 鲍杰 宋毅军 +1 位作者 潘立平 朱婧 《中华行为医学与脑科学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期527-531,共5页

目的探讨额叶癫痫(frontal lobe epilepsy,FLE)患者工作记忆障碍的脑电网络连接机制。方法招募17例成人FLE患者为病例组和与之匹配的正常成人22例为对照组,记录两组受试进行工作记忆行为学范式时的行为学数据和34通道脑电。应用定向传... 目的探讨额叶癫痫(frontal lobe epilepsy,FLE)患者工作记忆障碍的脑电网络连接机制。方法招募17例成人FLE患者为病例组和与之匹配的正常成人22例为对照组,记录两组受试进行工作记忆行为学范式时的行为学数据和34通道脑电。应用定向传递函数构建工作记忆延迟期theta频段因果连接脑网络,使用双样本t或t'检验分析两组的行为学和额区因果连接脑网络差异。结果(1)FLE组和对照组工作记忆行为学比较:正确率降低[(92.778±4.399)%,(96.258±2.470)%,t'=-2.925,P<0.01],反应时间增加[(978.586±65.161)ms,(798.671±196.207)ms,t'=4.023,P<0.001]。(2)FLE组和对照组因果连接比较:全脑降低(t'=-6.008,P<0.001)、Fz通道降低(t'=-7.703,P<0.001)、额区内降低(t'=-14.667,P<0.001)、额-颞区间降低(t=-14.467,P<0.001)、额-中央区间降低(t=-3.501,P<0.001)。额-枕区间差异无统计学意义(t=1.056,P=0.281)。结论FLE患者存在明显工作记忆障碍,额区theta频段因果连接脑网络异常可能是其潜在神经生理机制之一。 展开更多

关键词 额叶癫痫 脑电 工作记忆障碍 定向传递函数 因果连接 脑网络

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