人脑默认模式网络的动力学行为

作者：姚楠; 苏春旺; 李尤君^*; 王珏; 周昌松; 黄子罡^*

来源：Acta Physica Sinica, 2020, 69(08): 140-151.

• 脑功能网络
• 静息态
• 默认模式网络
• 能量图景
• 状态跳转

大脑具有自适应、自组织、多稳态等重要特征,是典型的复杂系统.人脑在静息态下的关键功能子网络——默认模式网络(DMN)的激活处于多状态间持续跳转的非平衡过程,揭示该过程背后的动力学机制具有重要的科学意义和临床应用前景.本文基于功能磁共振获得的血氧水平依赖(BOLD)信号,建立了DMN吸引子跳转非平衡过程的能量图景、吸引子非联通图、跳转关系网络等;以高级视觉皮层和听觉等皮层活动为例,通过对应激活DMN状态空间的分布,以及XGBoost、深度神经网络等算法验证了DMN状态变化与外部脑区状态的密切依赖关系;通过偏相关、收敛交叉映射等方法分析了DMN内各个脑区之间的相互作用.本文结果有助于理解静息态下大脑内在非平衡过程的动力学机制,以及从动力学的角度探索具有临床意义的脑功能障碍生物标志物.

• 单位
  生命学院; 西安交通大学; 西安理工大学