抑郁症复杂脑网络社团结构差异分析及分类研究

为比较抑郁症脑网络结构差异及实现患者自动识别,提出了基于功能脑网络社团结构特征的机器学习方法.利用静息态功能磁共振影像数据构建功能脑网络,利用基于“堆结构”的贪婪算法进行社团划分,从脑网络模块结构的角度分析正常人和抑郁症患者的差异,并将脑网络的模块指标用于机器学习方法.利用统计显著性为阈值以筛选特征,以判断不同特征数目对分类模型的性能影响.实验结果表明,神经网络算法在28个特征下(P＜0.05),分类正确率最高达90.50％.     

抑郁症患者功能脑网络属性特征分类研究

重度抑郁症是一种常见的心理障碍.功能影像研究表明,重度抑郁症与大脑许多区域的异常有关,这些区域包括海马、海马旁回、中央前回、尾状核等.复杂网络理论为脑网络拓扑结构的研究提供了一个有效的研究方法,但以往的研究方法主要集中在功能脑网络属性的统计分析上.通过对抑郁症患者和正常人的功能脑网络属性特征的分类对比研究,从机器学习的角度提出一种新的诊断抑郁症患者的方法.     

静息态脑功能网络的社团结构研究

为了探索人脑的工作机制,提出将社团划分算法应用于人脑功能网络。利用功能磁共振(fMRI)采集28名健康被试静息态脑功能数据,构建了基于时间序列的脑功能网络;根据模块度和网络全连接理论对网络中的边数划定阈值范围,利用层次聚类算法和贪心算法对脑网络进行社团划分,实验结果证明两种算法的划分结果基本一致,验证了人脑功能网络具有模块化结构;进而分析了脑网络社团结构在跨阈值范围内的差异化表现,提出了研究脑功能网络的边数有效阈值范围是180至320条边。挖掘脑网络的社团结构有助于研究脑病变机理,以辅助脑疾病的诊断治疗。     

复杂网络中的社团结构发现方法

社团结构是真实复杂网络异质性与模块化特性的反映。深入研究网络的社团结构有助于揭示错综复杂的真 实网络是怎样由许多相对独立而又互相关联的社区形成的,使人们更好地理解系统不同层次的结构和功能,具有广泛 的实用价值。总结了目前常用的社区发现方法,包括经典的GN算法、模块度优化算法、基于网络动力学的方法以及 统计推断方法;用社区划分基准测试网络Zachary对上述算法进行了实验,对这几类算法的时间复杂度和优缺点进行 了比较分析。最后,对复杂网络的社区结构发现算法的研究进行了展望。     

基于物理场论的探测复杂网络社团结构的分布估计算法

探测社团结构是复杂网络分析中一个基本和重要的问题。为提高探测社团结构的效率,本文提出了基于复杂网络场论的社团结构分布估计算法。通过设置不同种群规模,本文算法运用经典物理场论理论构建节点间场论模型,并在此基础上建立了社团结构概率模型,按照社团结构概率模型建立了分布估计算法。将该算法与GN(Girvan Newman)算法、遗传算法及启发式算法比较其产生的最优解,并分析它们的均值及方差的差异,结果表明：基于复杂网络场论的社团结构分布估计算法收敛速度较快,划分效果较好。     

基于链接聚类的代谢网络社团结构研究

社团结构分析有助于识别代谢网络中的功能模块,有助于理解代谢网络的结构和功能关系,是代谢网络研究领域的一个重要研究课题。然而,当前的社团结构分析方法均依赖于对网络中的节点进行聚类分析,导致每个节点只能属于某一个社团。采用了一种对复杂网络中的链接进行聚类分析的方法,对高质量金黄色葡萄球菌代谢网络模型的巨强连通体进行了社团结构分析,得到了10个具有生物学意义的功能模块,结果表明链接聚类可用于识别新陈代谢网络中的功能社团。     

重度抑郁症患者脑功能网络的分类研究

为了构建辅助诊断模型,为抑郁症的诊断提供一个新的方法,以提高抑郁症诊断的准确率。在连续的阈值空间(8%～32%)内构建所有被试的功能脑网络并使用复杂网络理论对抑郁症患者的脑网络进行分析,力求提取出可以从各个维度来表征抑郁症患者的脑网络的特征值,采用不同的属性组合并使用SVM分类算法对所有被试进行分类研究,结果发现将全局属性与局部属性组合作为分类特征得到的分类正确率最高,因此该方法可以用于抑郁症的辅助诊断中。     

静息态功能脑网络差异指标分析及抑郁症分类应用

为了构建辅助诊断模型,以提高抑郁症诊断的准确率。在连续的阈值空间(8%~32%)内构建所有被试的功能脑网络并使用复杂网络理论对抑郁症患者的脑网络进行分析。通过设定阈值,根据统计显著性提取不同数量的节点属性与全局属性组合作为分类特征,并选择四种不同的分类算法进行分类研究,以得到构建一个准确率较高的模型。结果是SVM和神经网络算法在阈值P为0.05下,所建的模型的分类模型的准确率较高,分别达82.78%及81.36%,因此利用该方法所构建的诊断模型可以用于抑郁症的辅助临床诊断中。     

基于K-means聚类和数据场理论的复杂网络社团结构探寻

探寻社团结构是研究复杂网络结构与功能之间关系的基础,提出和分析了基于K-means聚类的社团探寻算法和基于数据场理论的社团探寻算法,并通过实验仿真验证了这两种算法的有效性,在仿真中发现并验证了社团内部比整个网络具有更加鲜明的小世界效应,这说明在网络控制中,在相同的耦合强度下,对社团的同步控制比对整个网络的同步控制更容易实现.

     

基于K-means聚类和数据场理论的复杂网络社团结构探寻

探寻社团结构是研究复杂网络结构与功能之间关系的基础.提出和分析了基于K-means聚类的社团探寻算法和基于数据场理论的社团探寻算法,并通过实验仿真验证了这两种算法的有效性.在仿真中发现并验证了社团内部比整个网络具有更加鲜明的小世界效应,这说明在网络控制中,在相同的耦合强度下,对社团的同步控制比对整个鲻网络的同步控制更容易实现.