【腦客中國】胡德文：功能成像腦網(wǎng)絡分析

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2021年12月22日晚20點，國防科技大學智能科學學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)絡分析的報告，以下為部分直播內容整理：

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。我是國防科技大學智能科學學院的胡德文，今天我跟大家交流的題目是功能成像腦網(wǎng)絡分析。

上個世紀，腦科學研究方向是從神經(jīng)元到突觸、全腦，最后到腦網(wǎng)絡。這里的腦網(wǎng)絡指的是多個層次，有微觀尺度的神經(jīng)元突觸甚至神經(jīng)遞質；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。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。

現(xiàn)在的觀點認為認知、意識等都是從腦連接、腦網(wǎng)絡開始的。非線性科學里邊也有相關結論，當網(wǎng)絡連接到一定程度，而且是非線性的時候，可能會產(chǎn)生一些意想不到的東西，比如說混沌。同樣的腦網(wǎng)絡連接到了一定規(guī)模以后可能就產(chǎn)生了意識。

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

目前腦網(wǎng)絡分析有兩個主流流派，一個流派的話是Granger因果分析。他的觀點認為一個變量對另外一個變量的預測有幫助的話，那么這個變量就是另外一個變量的因。

另外一個流派叫動態(tài)因果建模，它是把獲得的fMRI信號反轉接到神經(jīng)元層面，之后進行因果分析可能會更準確一點。因為我們在fMRI看到的信源相應水平發(fā)現(xiàn)所有的信號是二次信號，而神經(jīng)信號本身它是一次信號，所以在神經(jīng)層面叫因果性應該是更合理一些。

當我們進行腦網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分析時，會遇到一些困難及挑戰(zhàn)。首先是個體差異大，世界上沒有兩個相同的人，即使是同卵雙生的也是不一樣的，兩者大腦結構肯定存在些差異性。

第二個就是被試參與的任務差異，比如說有的是認知任務，有的是控制任務等等。

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

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