脑结构网络和脑功能网络.docx

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脑结构网络和脑功能网络

刘颖，赵卉，陶韵文，张晓旭，王先龙

(电子科技大学生命科学与技术学院神经信息教育部重点实验室，成都610054)

5摘要：大脑通过结构和功能连接形成了具有小世界属性等独特拓扑性质的复杂结构和功能网络。研究大脑网络的连接以及网络性质的分析，对于了解大脑的结构和工作机制以及疾病的诊断具有指导性意义。本文简要介绍了脑结构和功能网络构建方面的研究成果、功能和结构网络之间的关系以及脑网络在脑疾病中的运用。最后对本领域的研究做了简单的展望。

关键词：脑结构网络；脑功能网络；脑网络连接；小世界属性；脑疾病

10中图分类号：Q-334

StructuralandFunctionalBrainNetworks

LIUYing,ZHAOHui,TAOYunwen,ZHANGXiaoxu,WANGXianlong

(KeyLaboratoryforNeurolnformationofMinistryofEducation,SchoolofLifeScienceand

15Technology,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,ChengDu610054)

Abstract:Brainstructuralandfunctionalconnectivitynetworksarehighlycomplexwithsomeuniqueproperties,suchassmall-worldproperty.Thestudyofbrainconnectivityandthenetworkpropertieshelpsustounderstandthestructureofbrainsandtheirworkmechanismandtoguidethediagnosisofbraindiseases.Inthisarticle,recentprogresswasreviewedintheconstructionof

20brainstructuralandfunctionalconnectivitynetwork,thestudyoftherelationshipbetweenstructuralandfunctionalnetworksandapplicationsinbraindiseasesinvestigation.Anoutlookwasgivenattheendforthisrapidlyevolvingfield.

Keywords:BrainStructuralNetwork;BrainFunctionalNetwork;BrainConnectivity;

Small-WorldProperty;BrainDisease

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0引言

作为思维和意识器官，大脑的结构和功能都十分复杂：数以千亿计神经元通过突触形成了错综复杂的连接性结构网络，而大脑执行功能无论简单与否总是依赖于多个脑区之间的广泛交互，形成了复杂的功能网络。因此从网络的角度来研究大脑给我们提供了一个新的视角，

30而随着核磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRID等技术的快速发展和普及，脑网络的研究已成为神经信息科学研究中的热门领域。就脑的结构和功能网络而言，已有多项研究证明其和现实生活中人际关系网等社会属性网络或电网等人造工程网络一样具备小世界(Small-world)属性。有学者认为，这种小世界属性是网络在平衡能量消耗与效率之间达成的一种折中结果。小世界网络是介于规则网络(RegularNetwork)和随机网络(RandomNetwork)

35之间的一种具有独特优势的网络W,在结构上，有着大量的短连接和少量的长连接等特征，前者利于节省能量，后者