基于深层图卷积的EEG情绪识别方法研究

针对浅层图卷积提取的局部脑区空间关联信息对情感脑电表征不足的问题,本文提出了一种深层图卷积网络模型。该模型利用深层图卷积学习情绪脑电全局通道间的内在关系,在卷积传播过程中应用残差连接和权重自映射解决深层图卷积网络面临的节点特征收敛到固定空间无法学习到有效特征的问题,并在卷积层后加入PN正则化扩大不同情绪特征间的距离,提高情绪识别的性能。在SEED数据集上进行实验,与浅层图卷积网络相比准确率提高了0.7%,标准差下降了3.15。结果表明该模型提取的全局脑区空间关联信息对情绪识别的有效性。

抑郁症患者的脑功能连接改变存在性别差异:基于静息态功能磁共振成像

目的利用静息态功能磁共振成像探讨不同性别抑郁症患者脑功能连接的改变。方法总共纳入抑郁症患者106例,另外招募匹配健康对照志愿者106例。采集所有受试者静息态功能磁共振成像的图像后,利用GRETNA软件对数据进行预处理及功能网络构建,然后计算网络属性,采用双样本t检验比较组间差异(Boferroni多重比较校正)。结果与对照组相比,实验组全局属性增加,女性全局属性局部效率(P=0.0003)、小世界(P=0.041)的差异有统计学意义,男性全局属性全局效率(P=0.0098)、局部效率(P=0.0098)的差异有统计学意义。女性抑郁症患者的左后扣带回、左腹侧前额皮层、左顶下回、左顶叶、左颞顶联合区的节点聚类系数低于男性(P<0.05),女性抑郁症患者的右颞下回、右腹内侧前额叶皮层、左背侧额叶皮层、右前岛叶、左腹侧额叶皮层、左/右中岛叶、左后岛叶、左顶叶的节点度值均低于男性(P<0.05),女性抑郁症患者的左后扣带回、右背外侧前额叶皮层、左腹侧前额叶皮层、左顶下回、左丘脑、左顶叶、左颞顶联合区、左枕叶的节点局部效率均低于男性(P<0.05)。结论女性抑郁症患者下降区域主要为情绪控制、视觉控制区域,男性抑郁症患者主要下降区域为压力控制、奖赏控制区域。这有可能成为性别差异的神经机制。

静息态fMRI观察孤独症大脑功能网络

目的观察孤独症患者和正常人全脑功能网络的差异。方法将30例孤独症患者和30名正常人分为两组,行静息态fMRI采集,数据进行预处理,利用自动解剖标记模板分割大脑区域,提取时间序列信号,计算脑区间的相关性。基于复杂网络理论计算各种图论指标。对两组指标进行统计分析。结果孤独症患者全脑功能网络拓扑属性显著改变,聚类性显著降低,最短路径长度缩短;同时整体效率显著升高,局部效率/模块化和中介中心性降低。结论与正常人相比,孤独症患者全脑网络功能整合能力升高,而功能分离能力所下降;全脑网络异常有助于理解孤独症患者脑功能障碍。

单相和双相抑郁障碍患者脑白质网络全局效率与临床特征的相关分析

目的 探讨单相和双相抑郁障碍患者以及健康对照者脑白质网络节点全局效率属性值的异同并与临床特征进行相关分析.方法 对24例单相抑郁障碍患者（单相抑郁障碍组）、17例双相抑郁障碍患者（双相抑郁障碍组）以及52名健康对照者（对照组）进行弥散张量成像扫描,并采用17项汉密尔顿抑郁量表（17-Item Hamilton Depression Rating Scale,HAMD17）对患者进行临床评估;利用解剖学自动标记模板将整个大脑划分为90个区域,同时对全脑进行确定性纤维追踪,基于复杂理论方法构建脑白质网络;采用单因素方差分析和双样本t检验方法比较3组脑网络节点全局效率属性值的差异,并对差异脑区的全局效率属性值与临床特征进行Pearson相关分析.结果 （1）3组间全局效率属性值差异有统计学意义的脑区包括左侧扣带回前部（F=10.88,P=0.00）以及右侧内侧额上回（F=14.04,P=0.00）、尾状核（F=9.53,P=0.00）、苍白球（F=12.83,P=0.00）.（2）单相抑郁障碍组左侧内侧额上回（0.44±0.03与0.47±0.03,t=-3.73,P=0.02）、丘脑（0.44±0.04与0.47±0.04,t=-3.29,P=0.03）以及右侧内侧额上回（0.40±0.02与0.42±0.03,t=-3.30,P=0.03）、右侧苍白球（0.37±0.01与0.39±0.02,t=-5.07,P=0.00）全局效率属性值较对照组下降.（3）双相抑郁障碍组左侧内侧额上回（0.43±0.03与0.47±0.03,t=-4.81,P=0.00）以及扣带回前部（0.47±0.03与0.51±0.03,t=-4.34,P=0.00）全局效率属性值较对照组下降;而右侧尾状核（0.47±0.03与0.45±0.02,t=3.39,P=0.04）全局效率属性值较对照组升高.（4）双相抑郁障碍组左侧扣带回前部全局效率属性值较单相抑郁障碍组下降（t=-3.85,P=0.02）;而右侧尾状核（t=3.91,P=0.03）以及苍白球（t=3.75,P=0.04）全局效率属性值较单相抑郁障碍组升高.（5）单相抑郁障碍组左侧扣带回前部全局效率属性值与焦虑躯体化因子分（r=-0.43,P=0.04）呈负相关;双相抑郁障碍组右侧内侧额上回和尾状核全局效率属性值分别与焦虑躯体化因子分（r=-0.49,P=0.04）以及阻滞因子分（r=-0.56,P=0.02）呈负相关,而右侧内侧额上回全局效率属性值与发病年龄（r=0.51,P=0.04）呈正相关.结论 单相抑郁障碍患者前额叶-边缘以及前额叶-基底节神经环路的信息传递效率均下降;双相抑郁障碍患者前额叶-边缘环路的信息传递效率下降,而前额叶-基底节环路信息传递效率代偿性上升.

男性偏执型精神分裂症患者脑结构网络全局效率与精神症状相关性研究

目的探讨男性偏执型精神分裂症患者脑结构网络全局效率属性的改变及其与精神症状的相关性。方法对27例男性偏执型精神分裂症患者（患者组）、28例男性健康者（对照组）进行弥散张量成像扫描（diffusion tensor imaging，DTI），利用解剖学自动标记模板（automatedanatomicallabeling，AAL）将整个大脑划分为90个区域，对大脑进行确定性纤维追踪（fiber assignment by continuoustracking，FACT），构建脑结构二值化网络。对所得两组脑网络的网络平均全局效率属性值和节点全局效率属性值进行双样本t检验，并对节点的全局效率属性值与阳性与阴性症状量表（positive and negative syndromescale，PANSS）各项分值进行相关分析。结果与对照组比较，患者组脑网络平均全局效率属性值下降（7．87±0．56，8．17±0．56，P=0．005），左侧眶部额上回（P=0．00025）、左侧顶上回（P=0．00011）、左侧楔叶（P=0．00012）、左侧壳核（P=0．00032）节点全局效率属性值下降，均通过FDR校正。患者组左侧壳核全局效率属性值与PANSS总分（r=-0．43，P=0．03）、阳性因子分（r=-0．41，P=0．03）、认知因子分（r=-0．40，P=0．04）呈负相关。结论男性偏执型精神分裂症患者左额顶枕相关皮质以及皮质下相关结构的信息传输与整合效率的下降与其疾病的发生相关，同时皮质下结构工作效率的下降与精神分裂症患者阳性症状和认知功能损害相关。

基于定向传递函数的癫痫因效性脑网络动态分析

癫痫是一种脑网络连接失调的神经系统疾病,从有向功能连通性的角度分析癫痫发作过程的脑网络机制具有重要的研究价值。本文首先对不同频段的癫痫脑电信号在发作间期、发作前期和发作期以定向传递函数方法构建因效性脑网络,并分析在不同状态下脑网络信息传递的途径及动态变化过程,最后对癫痫脑网络的特征属性的动态变化进行分析。结果表明,从发作间期到发作期癫痫脑网络的拓扑结构由趋向随机网络转变成趋向规则网络,整个脑网络的节点连接呈现出逐渐下降的趋势,但是在额区、颞区、枕区的内部节点之间的通路连接数增加,在病灶区域存在大量信息流出的枢纽节点。α波、β波和γ波的发作期全局效率明显高于发作间期和发作前期,聚类系数变化趋势表现为发作前期大于发作期,发作期大于发作间期,其中额区、颞区、顶叶区的聚类系数明显增加。本文的研究结果说明,对癫痫因效性脑网络的拓扑结构和特征参数的动态分析可以构建出癫痫发作全过程的动态变化模型,今后在癫痫病灶的定位和癫痫发作预测方面具有重要的研究价值。

首发偏执型精神分裂症患者静息态脑功能拓扑属性变化

目的探讨偏执型精神分裂症患者静息态脑功能网络效率的改变及其与临床症状的相关性。方法纳入符合DSM-Ⅳ精神分裂症诊断标准的73例精神分裂症患者(患者组)和70例健康对照者(对照组),采集两组静息态脑功能性磁共振影像,用阴性阳性症状量表(positive and negative syndrome scale,PANSS)评定症状。基于图论方法分析两组脑功能网络脑区的全局效率与局部效率差异,对差异脑区全局效率及局部效率与PANSS量表进行相关性分析。采用SPSS 20.0进行独立样本t检验、χ^(2)检验及Pearson相关分析。结果与对照组比较,患者组双侧丘脑(左侧:0.26±0.06,0.28±0.04,t=2.03,P=0.044;右侧:0.26±0.06,0.28±0.05,t=2.08,P=0.040)、右侧眶部额中回(0.21±0.04,0.23±0.05;t=2.25,P=0.026)、右侧小脑小叶Ⅸ区(0.19±0.06,0.21±0.05;t=2.56,P=0.011)及小脑蚓部Ⅲ区(0.15±0.08,0.19±0.07;t=3.27,P=0.001)的全局效率升高,双侧海马旁回(左侧:0.25±0.05,0.22±0.05,t=-3.34,P=0.001;右侧:0.27±0.04,0.23±0.05,t=-4.96,P=0.000)、枕上回(左侧:0.27±0.03,0.26±0.03,t=-2.70,P=0.008;右侧:0.27±0.02,0.26±0.03,t=-2.73,P=0.007)、顶上回(左侧:0.27±0.03,0.26±0.05,t=-2.63,P=0.010;右侧:0.27±0.03,0.25±0.05,t=-2.76,P=0.007)、中央旁小叶(左侧:0.28±0.03,0.26±0.07,t=-2.47,P=0.015;右侧:0.28±0.04,0.25±0.07,t=-3.06,P=0.003)、左侧中央前回(0.28±0.04,0.27±0.04;t=-1.98,P=0.049)、左侧楔叶(0.26±0.04,0.25±0.04;t=-2.08,P=0.039)、左侧舌回(0.29±0.03,0.28±0.03;t=-2.28,P=0.024)、左侧枕中回(0.29±0.03,0.28±0.03;t=-2.74,P=0.007)、左侧颞中回(0.28±0.03,0.26±0.03;t=-2.73,P=0.007)、左侧颞中回颞极(0.20±0.06,0.18±0.06;t=-2.59,P=0.011)及右侧海马(0.27±0.04,0.26±0.06;t=-2.05,P=0.042)的全局效率降低(P<0.05);患者组双侧尾状核(左侧:0.33±0.06,0.35±0.05,t=2.54,P=0.012;右侧:0.33±0.07,0.35±0.04,t=2.77,P=0.007)及左侧枕上回(0.39±0.03,0.40±0.02;t=2.17,P=0.031)的局部效率升高,而双侧海马旁回(左侧:0.35±0.04,0.32±0.07,t=-3.16,P=0.002;右侧:0.34±0.04,0.32±0.07,t=-2.91,P=0.004)、左侧辅助运动区(0.36±0.02,0.35±0.05;t=-2.01,P=0.047)、左侧顶下缘角回(0.35±0.03,0.34±0.05;t=-2.65,P=0.009)、左侧小脑脚Ⅱ区(0.37±0.03,0.36±0.04;t=-2.01,P=0.046)、左侧小脑小叶ⅦB区(0.37±0.03,0.35±0.07;t=-1.98,P=0.049)、右侧后扣带回(0.36±0.04,0.34±0.07;t=-2.07,P=0.041)、右侧顶上回(0.37±0.03,0.36±0.05;t=-2.19,P=0.031)、右侧楔前叶(0.36±0.02,0.35±0.04;t=-2.36,P=0.020)、右侧中央旁小叶(0.37±0.02,0.36±0.06;t=-2.07,P=0.041)及右侧颞中回颞极(0.33±0.08,0.30±0.09;t=-2.09,P=0.038)的局部效率降低(P<0.05);患者组双侧中央旁小叶及左侧颞中回颞极的全局效率与阴性量表分呈负相关(r=-0.25,-0.25,-0.26,均P<0.05),右侧海马的全局效率与PANSS总分呈正相关(r=0.23,P=0.049),左侧颞中回的全局效率与PANSS总分呈负相关(r=-0.23,P=0.049),右侧中央旁小叶的局部效率与阳性量表分呈负相关(r=-0.24,P=0.038)。结论首发偏执型精神分裂症患者脑网络可能存在区域性静息态脑功能网络传递效率及容错能力的改变,部分脑区效率的异常改变可能与精神症状的严重程度相关。