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第1章 绪论 1

1.1 复杂性科学 4

1.1.1 从简单性到复杂性 5

1.1.2 复杂适应性系统 8

1.2 脑科学研究 11

1.2.1 脑科学理论 11

1.2.2 大脑功能结构与分区 14

1.2.3 脑科学方法 17

1.3 本书研究内容及章节安排 21

第2章 复杂网络简介 23

2.1 定义和描述符号 28

2.2 复杂网络统计量 31

2.2.1 度、度分布和度的相关性 32

2.2.2 最短路径、直径 34

2.2.3 集聚系数 36

2.2.4 边介数与点介数 37

2.2.5 最大连通子图 38

2.2.6 集团结构 38

2.2.7 模体 38

2.3 几类重要网络类型的拓扑性质 39

2.3.1 随机网络 39

2.3.2 规则网络 42

2.3.3 小世界网络 43

2.3.4 无标度网络 44

2.4 复杂网络结构与功能的关系 47

2.5 复杂网络方法在脑科学上的应用 48

2.5.1 大脑结构网络研究 51

2.5.2 大脑功能网络研究 58

2.6 小结 63

第3章 手指运动任务下大脑功能网络分析 67

3.1 功能磁共振成像原理及应用 69

3.1.1 功能磁共振成像原理 69

3.1.2 实验设计 71

3.1.3 fMRI实验数据处理 73

3.2 实验和方法 76

3.2.1 实验设计和数据获取 76

3.2.2 数据预处理 77

3.2.3 大脑功能网络的构建 78

3.3 结果和分析 82

3.3.1 左手运动任务下的大脑功能网络 83

3.3.2 左手运动大脑功能网络核心节点分析 88

3.3.3 右手运动任务下的大脑功能网络 90

3.3.4 右手运动大脑功能网络核心节点分析 95

3.3.5 左手运动和右手运动任务下大脑功能网络比较 95

3.4 小结 98

第4章 数学认知任务下大脑功能网络分析 101

4.1 顺数数字大脑功能网络分析 103

4.1.1 顺数数字大脑功能网络构建 104

4.1.2 顺数数字大脑功能网络拓扑性质分析 104

4.2 不同认知任务下大脑功能网络比较 108

4.2.1 不同阈值情况下大脑功能网络比较 108

4.2.2 四种任务下大脑功能网络基本情况比较 110

4.2.3 4个任务下大脑功能网络最大连通集团拓扑性质比较 111

4.3 核心节点对应脑区位置分析 120

4.4 大脑功能网络鲁棒性分析 121

4.5 小结 127

第5章 大脑功能网络演化模型 129

5.1 复杂网络演化模型的研究 132

5.1.1 WS模型 132

5.1.2 BA模型及其扩展 134

5.1.3 其他网络模型 139

5.2 具有空间结构的演化模型 142

5.3 大脑网络演化模型 144

5.3.1 已有结果在三维空间上的演化结果 144

5.3.2 与实证结合的距离函数的演化模型 146

5.4 小结 150

第6章 总结与展望 153

6.1 总结 155

6.2 展望 156

参考文献 159