探索功能性脑网络差异的可视分析系统设计与实现

张振兴，吴亚东，廖 竞，王 娇

(1.西南科技大学 计算机科学与技术学院，四川 绵阳 621010; 2.四川轻化工大学 计算机科学与工程学院,四川 自贡 643000;3.西南科技大学 信息工程学院，四川 绵阳 621010)

0 引言

人脑的功能和结构极其复杂，理解大脑的运转机制，是人类当前面临的巨大挑战之一。近年来，研究人员将fMRI(功能性核磁共振成像)构建成功能性脑网络进行分析。功能性脑网络是大脑连接的一种简单表示，大脑可以按功能分为不同的脑区，这些脑区被定义为功能性脑网络中的节点；脑区之间存在功能上的关联，这种功能连接被定义为功能性脑网络中的边。对于阿尔默茨海默症等精神疾病而言，其病理基础不只涉及单一的脑区，而是大脑多个区域间的协同工作出现问题。因此将复杂网络理论应用到大脑研究中，可以从全脑不同脑区间的交互去分析患者大脑机制，从网络的角度来研究其大脑的运转[1,2]。

在神经科学领域，对功能性脑网络常用的研究思路是基于特定假设驱动的群组差异性分析。研究人员对患有疾病的被试者与健康状态下的被试者进行对照，揭示患者和健康人群之间的功能性连接差异[3]和脑网络特征参数差异[4]，探索其在疾病状态下的变化规律，寻找客观的影像学指标以辅助临床诊断。此外,功能性脑网络具有模块化结构[5],这种模块化结构是根据脑区间的协同工作，将脑网络分成不同的具有自相似性的若干个模块，具有不同功能的模块之间通过有效的功能整合来维持正常的人脑功能。……