【腦客中國】胡德文：功能成像腦網(wǎng)絡(luò)分析

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2021年12月22日晚20點(diǎn)，國防科技大學(xué)智能科學(xué)學(xué)院胡德文教授作客腦客中國科研直播，為大家?guī)碇黝}為功能成像腦網(wǎng)絡(luò)分析的報(bào)告，以下為部分直播內(nèi)容整理：

非常感謝主持人的介紹，非常榮幸被邀請參加腦客中國科研2021的講座。我是國防科技大學(xué)智能科學(xué)學(xué)院的胡德文，今天我跟大家交流的題目是功能成像腦網(wǎng)絡(luò)分析。

上個(gè)世紀(jì)，腦科學(xué)研究方向是從神經(jīng)元到突觸、全腦，最后到腦網(wǎng)絡(luò)。這里的腦網(wǎng)絡(luò)指的是多個(gè)層次，有微觀尺度的神經(jīng)元突觸甚至神經(jīng)遞質(zhì)；介觀尺度的大腦皮層功能柱；以及最后宏觀尺度的腦功能區(qū)網(wǎng)絡(luò)。目前采用的腦電圖、腦磁圖或是磁共振成像，一般研究的是宏觀尺度的腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)在的觀點(diǎn)認(rèn)為認(rèn)知、意識(shí)等都是從腦連接、腦網(wǎng)絡(luò)開始的。非線性科學(xué)里邊也有相關(guān)結(jié)論，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連接到一定程度，而且是非線性的時(shí)候，可能會(huì)產(chǎn)生一些意想不到的東西，比如說混沌。同樣的腦網(wǎng)絡(luò)連接到了一定規(guī)模以后可能就產(chǎn)生了意識(shí)。

腦連接分析的類型主要有三類：首先是結(jié)構(gòu)連接，即大腦的生理連接結(jié)構(gòu)；第二種是功能連接，主要是觀測信號(hào)間的時(shí)間相關(guān)性；以及最后一種有效連接或稱為因果分析，神經(jīng)活動(dòng)間存在因果效應(yīng)。

目前腦網(wǎng)絡(luò)分析有兩個(gè)主流流派，一個(gè)流派的話是Granger因果分析。他的觀點(diǎn)認(rèn)為一個(gè)變量對另外一個(gè)變量的預(yù)測有幫助的話，那么這個(gè)變量就是另外一個(gè)變量的因。

另外一個(gè)流派叫動(dòng)態(tài)因果建模，它是把獲得的fMRI信號(hào)反轉(zhuǎn)接到神經(jīng)元層面，之后進(jìn)行因果分析可能會(huì)更準(zhǔn)確一點(diǎn)。因?yàn)槲覀冊趂MRI看到的信源相應(yīng)水平發(fā)現(xiàn)所有的信號(hào)是二次信號(hào)，而神經(jīng)信號(hào)本身它是一次信號(hào)，所以在神經(jīng)層面叫因果性應(yīng)該是更合理一些。

當(dāng)我們進(jìn)行腦網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析時(shí)，會(huì)遇到一些困難及挑戰(zhàn)。首先是個(gè)體差異大，世界上沒有兩個(gè)相同的人，即使是同卵雙生的也是不一樣的，兩者大腦結(jié)構(gòu)肯定存在些差異性。

第二個(gè)就是被試參與的任務(wù)差異，比如說有的是認(rèn)知任務(wù)，有的是控制任務(wù)等等。

第三個(gè)差異叫中心差異，也就是采集數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)中心存在差異，每一個(gè)中心可能安裝了不同的機(jī)器，如磁共振設(shè)備就有通用電氣、飛利浦、西門子、聯(lián)影等多種品牌的機(jī)器。

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