跳去內容

大規模腦網絡

出自維基百科，自由嘅百科全書
由 fMRI 得到嘅腦活動數據，騷咗十個唔同嘅大規模腦網絡。

大規模腦網絡（直譯自英文名[註 1]）係神經科學概念。一個大規模腦網絡會包含若干個分佈得好散嘅腦區，而呢啲腦區之間有功能聯結－功能聯結意思係話呢啲腦區硬係會一齊變活躍或者硬係一齊變得唔活躍，反映佢哋負責一齊做某種功能。腦活動數據可以嚟自功能磁振造影等嘅神經造影技術，而統計相關等嘅統計技術就可以用嚟評估唔同區嘅活動係咪偏向一齊升或者一齊跌[1]。

基礎概念

[編輯]
2010 年影到嘅 fMRI 數據圖像

對大規模腦網絡嘅分析，建基於功能聯結[註 2]嘅諗頭。

喺神經科學研究之中，有個基本假設：任何一種複雜嘅認知作業都唔係單一腦區可以獨自完成嘅，而係要靠多個唔同腦區一齊處理資訊，互相協調，先至能夠順利執行，諸如視知覺、記憶提取、語言相關處理... 等嘅認知功能都係噉[2]。因此神經科學家好關注腦唔同部份間嘅同步，尤其係呢啲同步特性點樣傳達資訊[3]。功能聯結就係研究腦區間嘅同步嗰陣好重要嘅概念，可以界定為[4]：

功能聯結定義係指量度到嘅（多個）時間序列之間嘅統計依賴，衡量方法通常係用相關或者相互資訊。

用日常用語講，若果某幾個腦區係共同做某種功能嘅，噉佢哋應該會例如傾向（喺腦做緊嗰種功能嘅時候）一齊啟動。好似相關同相互資訊等嘅統計指標，就係衡量緊若干個變數－例如各腦區分別嘅 BOLD 訊號強度－之間有幾傾向一齊高或者一齊低，或者有幾傾向一個高另一個就低[註 3]。喺神經科學上，呢種統計依賴可以用多種方法評估[3]。

功能聯結有別於結構性質嘅聯結[註 4]－結構聯結係單純講緊兩個腦區之間「有冇線駁住或者由啲咩線駁住」，即係有邊啲結構將兩個區連埋一齊。

神經科學家會用功能性磁振造影（fMRI）等嘅技術，量度唔同腦區嘅活動強度，並且運用聚類分析、空間性質嘅獨立成份分析... 等嘅方法，搵出邊啲腦區之間有功能聯結[5]，似係共同做緊某種功能嘅。此外，搵功能聯結嘅過程亦會用到第啲神經造影技術，譬如話腦電圖，就可以量度腦電活動，而唔同腦區嘅長距離腦電同步，亦可以用嚟搵出大規模腦網絡[6]。

常見網絡

[編輯]

預設模式網絡（DMN）係一個幾多人研究嘅大規模腦網絡。呢個網絡源自功能性磁振造影研究：研究試過搵若干位受試者返實驗室，叫佢哋做一啲要用腦嘅工作（例如做算術題目），同時一路用功能性磁振造影觀察佢哋嘅腦活動；研究者仲有留意受試者咩都唔做嗰陣嘅腦呈咩狀態，結果發現腦入便有幾個區，硬係會喺受試者冇咩做嗰陣啟動，似乎係負責做發白日夢、提取記憶、想像未來等「對內」嘅工作，彷彿好似呢幾個腦區係個腦嘅「預設狀態」噉；於是啲研究者叫呢啲腦區做預設模式網絡[7][8]。

預設模式網絡包括嘅腦區，有後帶狀皮層（PCC）、中部前額皮層（mPFC）、角回、背中側前額皮層（dmPFC）、顳頂交界點（TPJ）、外側顳葉、海馬體、後下側頂葉（pIPL）等等。呢啲腦區往往係同想像未來或者記憶提取等功能有關係嘅[9]。


額頂葉網絡（FPN）係另一個常提及嘅大規模腦網絡，牽涉到額葉同頂葉嘅好多個腦區，功能繁多。研究指無論係專注、複雜嘅解難以至工作記憶等嘅功能都有佢哋份。多種障礙同病症都涉及額頂葉網絡異常，譬如係自閉症譜系同精神分裂呀噉[10]。

統計分析

[編輯]

要搵出邊啲腦區之間有大規模腦網絡，就必定要評估唔同腦區嘅活動之間嘅功能聯結如何。呢個過程可以用到以下嘅分析技術[11][註 5]：

諸如 Python 等嘅工具，仲有埋專化嘅套件可以計呢啲數[12]。



參見

[編輯]

引咗

[編輯]

註釋：

  1. ↑ 英文：large-scale brain network
  2. ↑ 譯自英文：functional connectivity
  3. ↑ 但係就算佢哋之間會一齊啟動，都唔表示佢哋之間有因果關係。可以睇睇相關唔蘊含因果嘅諗法。
  4. ↑ 譯自英文：structural connectivity
  5. ↑ 當中統計相關同相互資訊受人批評，因為用呢啲方法做分析冇考慮到同一條時間序列嘅唔同時間點嘅數值之間非獨立。而格蘭傑因果關係就有處理到呢點。
  6. 1 2 背後有模型：呢啲做法，假設咗訊號間嘅關係為線性。

引用來源：

  1. ↑ Riedl, Valentin; Utz, Lukas; Castrillón, Gabriel; Grimmer, Timo; Rauschecker, Josef P.; Ploner, Markus; Friston, Karl J.; Drzezga, Alexander; Sorg, Christian (January 12, 2016). "Metabolic connectivity mapping reveals effective connectivity in the resting human brain". PNAS. 113 (2): 428–433. Bibcode:2016PNAS..113..428R. doi:10.1073/pnas.1513752113. PMC 4720331. PMID 26712010.
  2. ↑ Singer, W. (1999). Neuronal synchrony: a versatile code for the definition of relations? Neuron 24, 49-65, 111-125. doi: 10.1016/S0896-6273(00)80821-1
  3. 1 2 例子可以睇吓呢篇綜述文：Wang, H. E., Bénar, C. G., Quilichini, P. P., Friston, K. J., Jirsa, V. K., and Bernard, C. (2014). A systematic framework for functional connectivity measures. Front. Neurosci. 8:405.
  4. ↑ Wang, H. E., Bénar, C. G., Quilichini, P. P., Friston, K. J., Jirsa, V. K., and Bernard, C. (2014). A systematic framework for functional connectivity measures. Front. Neurosci. 8:405，佢哋呢度噉講："Functional connectivity is defined as the statistical dependence among measured time series — usually evaluated in terms of correlations or mutual information."
  5. ↑ Petersen, Steven; Sporns, Olaf (October 2015). "Brain Networks and Cognitive Architectures". Neuron. 88 (1): 207–219. doi:10.1016/j.neuron.2015.09.027. PMC 4598639. PMID 26447582.
  6. ↑ Bressler, Steven L.; Menon, Vinod (June 2010). "Large scale brain networks in cognition: emerging methods and principles". Trends in Cognitive Sciences. 14 (6): 233–290. doi:10.1016/j.tics.2010.04.004. PMID 20493761. S2CID 5967761. 喺24 January 2016搵到.
  7. ↑ Buckner, Randy L. (2012-08-15). "The serendipitous discovery of the brain's default network". NeuroImage (英文). 62 (2): 1137–1145. doi:10.1016/j.neuroimage.2011.10.035. ISSN 1053-8119. PMID 22037421. S2CID 9880586.
  8. ↑ Yuan, Rui; Di, Xin; Taylor, Paul A.; Gohel, Suril; Tsai, Yuan-Hsiung; Biswal, Bharat B. (30 April 2015). "Functional topography of the thalamocortical system in human". Brain Structure and Function. 221 (4): 1971–1984. doi:10.1007/s00429-015-1018-7. PMC 6363530. PMID 25924563.
  9. ↑ Andrews-Hanna, Jessica R.; Smallwood, Jonathan; Spreng, R. Nathan (1 May 2014). "The default network and self-generated thought: component processes, dynamic control, and clinical relevance". Annals of the New York Academy of Sciences. 1316 (1): 29–52. Bibcode:2014NYASA1316...29A. doi:10.1111/nyas.12360. ISSN 1749-6632. PMC 4039623. PMID 24502540.
  10. ↑ Menon, Vinod (2011-10-01). "Large-scale brain networks and psychopathology: a unifying triple network model". Trends in Cognitive Sciences (英文). 15 (10): 483–506. doi:10.1016/j.tics.2011.08.003. ISSN 1364-6613. PMID 21908230. S2CID 26653572.
  11. ↑ （英文）Bastos, A.M. and Schoffelen, J.M., 2016. A tutorial review of functional connectivity analysis methods and their interpretational pitfalls. Frontiers in systems neuroscience, 9, p.175，呢篇文題為教學式綜述，講功能聯結嘅分析方法以及詮釋結果嗰時嘅錯失，有大概噉簡介功能聯結分析要點做，唔少人都引述咗佢。
  12. ↑ 6. Functional connectivity and resting state.

資源

[編輯]

由「https://zh-yue.wikipedia.org/w/index.php?title=大規模腦網絡&oldid=2326712」收