Resting state brain activity and functional brain mapping

Functional brain imaging studies commonly use either resting or passive task states as their control conditions, and typically identify the activation brain region associated with a specific task by subtracting the resting from the active task conditions. Numerous studies now suggest, however, that the resting state may not reflect true mental "rest" conditions. The mental activity that occurs during "rest" might therefore greatly influence the functional neuroimaging observations that are collected through the usual subtracting analysis strategies. Exploring the ongoing mental processes that occur during resting conditions is thus of particular importance for deciphering functional brain mapping results and obtaining a more comprehensive understanding of human brain functions. In this review article, we will mainly focus on the discussion of the current research background of functional brain mapping at resting state and the physiological significance of the available neuroimaging data.     

孤独症儿童静息态脑电Gamma频段功能网络研究

有研究表明,孤独症儿童的功能障碍可能和脑电中的Gamma频段异常有关。通过采集17例孤独症儿童和17例正常儿童睁眼静息态脑电,利用定向传递函数方法计算导联间的因果连接,构建Gamma频段(35~50 Hz)功能网络。用图论方法分析两组差异。结果表明相同阈值下,孤独症儿童脑功能网络全局效率、局部效率以及节点度均低于正常对照组儿童。提示孤独症儿童认知、行为异常可能与其大脑Gamma频段连接较弱、信息整合效率较低有关。     

静息态人脑功能网络的小世界特性

研究了静息态下健康人脑的功能连接模式有助于理解人脑在正常或疾病状态下的功能活动规律.利用小波变换从健康志愿者静息态的功能磁共振成像中提取时间序列,计算90个脑区的相关性,设定阈值建立脑功能网络的无向简单图,然后计算特征路径长度和聚类系数,并对度分布进行拟合.结果显示:脑功能网络具有规则网络的大聚集系数又具有随机网络的小特征路径长度,度的拟合显示具有指数截断幂律分布,即脑功能网络具有小世界特性.     

Resting state brain default network in patients with motor aphasia resulting from cerebral infarction

To explore the brain default mode network （DMN） in patients with motor aphasia resulting from cere- bral infarction, we used resting state functional magnetic resonance imaging （fMRI） to investigate the possible neural mechanism. Thirteen patients with motor aphasia resulting from cerebral infarction and ten matched controls were selected in this study. All subjects were examined using resting state fMRI. We chose the posterior cingulate cortex as the region of interest and then used functional connectivity analysis to calculate the DMN functional connectivity and analyze differences in the functional connectivity between the two groups. Compared with normal controls, aphasia patient group showed a significantly decreased functional connectivity in bilateral medial frontal gyrus, superior frontal gyrus, middle frontal gyrus, middle temporal gyrus, precuneus and cuneus. The aphasia patient group showed increased functional connectivity mainly in bilateral medial frontal gyrus, middle frontal gyrus, inferior frontal gyrus, precentral gyrus, insula. The DMN in cerebral infarction motor aphasia patients showed significantly decreased functional connectivity in the resting state. The DMN most likely plays an important role in motor aphasia resulting from cerebral infarction. Furthermore, functional connectivity inthe brain regions surrounding the left and right Broca＇s areas was significantly enhanced due to compensatory mecha- nisms. This may be helpful for the recovery of language function in cerebral infarction patients with motor aphasia.     

静息态亚健康失眠脑功能网络分析

针对亚健康失眠者根据匹兹堡睡眠质量指数筛选被试参与实验,利用128导脑电（EEG）分析仪,提取静息态64导脑电信号,通过多通道脑电信号同步性分析,脑功能网络的构建和分析,研究亚健康失眠者与健康人脑电信号的特异性差异,同时进一步比较分析亚健康失眠者与健康人脑电的负相关特性.分析结果表明亚健康失眠者与健康人相比,脑电信号同步性降低,脑功能网络的连接减弱,大脑的活跃度降低,并且这种差异性在脑电负相关特性中表现更为明显.     

脑血分配系数的定量构效关系研究

以分子量,脂水分配系数（logP）、水溶解度（logS）以及氢键供体数（HD）4个结构描述符为基础,通过多元线性回归和支持向量机回归对53个化合物建立了定量构效关系模型。全部化合物被随机分为包含41个化合物训练集和包含12个化合物的测试集。在分别得到多元线性回归和支持向量机回归模型后,进行了相关系数r、标准偏差s、平均绝对误差和均方差的统计分析。分析的结果说明两个模型都对脑血分配系数的对数值（logBB）有较好的预测能力,支持向量机回归作为非线性分析方法对于logBB的预测有一定的优势。     

基于定性动态概率网络的交通状态预测及改进

 交通问题已经成为了制约城市发展的一个主要问题.城市的交通状态是可以预测和加以改进的.有效的交通状态预测在一定程度上能优化交通状态,减少交通堵塞.定性动态概率网络(QDPNs)是目前进行动态地推理不确定知识领域最有效的模型之一.提出了一种基于定性动态概率网络的交通状态预测及改进的方法,该方法从系统的角度对城市的交通状态进行建模,通过推理,能够找到交通问题的症结,以便采取有针对性的措施来解决交通拥堵问题.     

AD-rfMRI图像的基于改进EDC的独立分量数目估计

阿尔茨海默病(Alzheimers disease,AD)在老年人中的患病人数逐年升高,而静息态功能磁共振成像(rfMRI)功能连接变化是研究AD发病机制的重要手段.为了有效地提取静息态功能磁共振成像图像感兴趣区域并进行功能连接变化分析,需要分离独立分量.而独立分量的分离实现,必须预先估计需要分离的独立分量的数目.在独立分量数目估计方法中,信息理论准则中的有效检测准则(effective detection criteria,EDC)具有灵活的惩罚函数,估计结果鲁棒性高,但存在过估计问题,影响独立分量分离结果的准确性.本文将对数函数引入惩罚函数的第2种表示(EDC₂)对其进行改进,并结合黄金分割法确定惩罚函数项的最优值,称为OIEDC₂(optimizing and improving effective detection criteria).实验结果表明,OIEDC₂与EDC₂相比提升了独立分量数目估计的合理性和准确性.     

Analytical criteria for local activity of CNN with five state variables and application to Hyper-chaos synchronization Chua's circuit

The analytic criteria for the local activity theory in one-port cellular neural network (CNN) with five local state variables are presented. The application to a Hyper-chaos synchronization Chua's circuit (HCSCC) CNN with 1125 variables is studied. The bifurcation diagrams of the HCSCC CNN show that they are slightly different from the smoothed CNN with one or two ports and four state variables calculated earlier. The evolution of the patterns of the state variables of the HCSCC CNN is stimulated. Oscillatory patterns, chaotic patterns, convergent or divergent patterns may emerge if the selected cell parameters are located in the locally active domains but nearby or in the edge of chaos domain.     

裂隙岩体贯通及锚固止裂路径有限元分析

供水管网地震过程中往往会遭到不同程度的破坏,以震后管线破坏状态模拟为基础,对带渗漏管网进行水力分析,进而评价其服务性能.在渗漏管网流分析时,引入节点配水量和节点压力的函数关系,结合中国点式渗漏模型,通过求解非线性方程组,得到震后管网节点的供水量和节点压力.该方法在传统的管网水力计算基础上,考虑节点流量随水压的动态变化,避免了负的压力计算值的产生.以一实际管网为例,介绍了震后供水管网功能分析的应用方法.     

非完全信道下认知中继网络中断概率及功率分配

基于最大信道增益的中继选择方法,分析了在不完全信道状态信息（CSI,channel state information）和受主用户干扰情况下认知中继网络的中断概率;进一步提出了在主用户干扰约束和保证认知用户服务质量（QoS,quality of service）条件下最大化认知中继网络频谱效率的数学优化模型,利用拉格朗日对偶松弛法获得了该优化问题的解,在保证主用户传输性能不受影响的前提下,提高了认知中继网络的频谱效率。仿真结果表明该文提出的功率分配方案与等功率分配方案相比提高了性能增益。同时表明在非完全信道条件下获得的频谱效率与完全信道条件下的频谱效率近似,但减少了系统信息的反馈量和实现的复杂度,有利于该方案的工程应用。     

液压元件功能知识表达的能量特征状态模型及其应用

给出液压元件功能知识表达数学模型.将液压控制元件的自身结构与使用方式相结合,定义能量特征状态基本变换单元为系统方案设计的最小功能选择单元.构建了基本变换单元输入输出间的定量关系方程,通过对该方程的定性特征化处理抽象出特征状态变换方程,并将特征状态变换方程的系数矩阵作为基本变换单元功能知识的定性数学表达.归结了常用基本变换单元,形成了基本变换单元功能知识表达库和相应的特征状态变换矩阵.构建了单动作液压子系统综合模型,并给出相应的矩阵分解算法与特征运算规则,最后结合具体实例阐述了基本变换单元功能知识表达模型在系统方案设计中应用的有效性.     

基于BSN和神经网络的人体日常动作识别方法

基于人体传感器网络(BSN)对人体动作的识别,在远程医疗服务中具有重要应用．搭建了一个基于BSN的人体动作监测平台,实验中通过固定在人体腰部和大腿上的两个加速度传感器节点,来采集人体日常生活中的7个动作所产生的加速度信号．特征提取包含传感器节点在3个轴上信号的时域和频域信息,并采用神经网络和分层的方法融合信息对7个动作进行分类和识别．实验结果表明,应用所搭建的BSN平台和识别方法,采用两个传感器节点识别人体日常生活中的7个动作具有很高的正确率．     

基于BSN和CHMMs的人体日常动作识别方法研究

应用人体传感器网络(body sensor networks,BSN)识别人体日常动作可以有效地提高对老年人、慢性病人,以及术后病人等特殊人群的医疗监护质量.为此建立了一个基于BSN的人体日常动作监督平台,应用采集到的加速度信号识别9个常见的人体日常动作.针对动作识别过程中存在的多传感器数据融合问题,提出一种基于耦合隐马尔可夫模型(coupled hidden Markov models,CHMMs)的动作识别方法.实验结果显示,与已有动作识别方法相比,提出的基于CHMMs的动作识别方法的识别正确率有明显的提高.     

基于MLE和MSE的主用户活动检测与跟踪算法研究

针对移动认知Ad hoc无线网络提出一种分布式主用户活动估计与跟踪算法.在主用户覆盖范围的移动认知用户通过检测获得主用户ON/OFF周期样本,然后使用最大似然估计来计算ON/OFF平均周期,在离开主用户覆盖区域时广播检测到的信息.认知用户使用均方误差来停止精细检测,利用均方误差的变化来重新启动精细检测以便跟踪主用户活动的变化.仿真结果表明,提出的算法能够快速有效地检测并跟踪主用户的活动.     

黄芩素和黄芩苷抗氧化活性与结构关系的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法对黄芩素和黄芩苷分子进行构象扫描,获得2个化合物的最低能量构象并对其进行了全优化.从分子的几何结构、酚羟基解离能BDE、绝热电离势IP、HOMO和LUMO能级以及其能级差ΔE(LUMO-HOMO)等方面分析了2个化合物的抗氧化活性与结构的关系.结果表明,C6位的酚羟基为黄芩素和黄芩苷的最大反应活性位点.在非极性溶剂中,化合物抗氧化活性取决于分子中酚羟基的脱氢能力,黄芩苷的抗氧化活性大于黄芩素的抗氧化活性.在极性溶剂中,抗氧化活性取决于分子中单电子的电离势,黄芩苷的抗氧化活性大于黄芩素的抗氧化活性.     

脲变性兔脑肌酸激酶在复性过程中活力与构象变化的比较

研究了脲变性兔脑肌酸激酶（ＡＴＰ：Ｃｒｅａｔｉｎｅ Ｎ－ｐｈｏｓｐｈｏｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ ＥＣ２．７．３．２）在复性时的构象变化与活力变化的过程。在适当条件下，酶的活力恢复可达９０％以上。与兔肌肌酸激酶相似，该酶的复活过程也呈现含有三相组成的一级反应过程。在一定的酶浓度范围内，酶活力恢复过程与酶浓度无关。将用荧光、ＣＤ和紫外差吸收监测的构象变化与活力变化的速度常数比较，表明酶活力恢复前期的速度与构象变化速度相当，但在酶分子的总体构象变化完成之后，活力恢复尚未完全。     

不同森林经营模式对土壤氮含量及酶活性的影响

【目的】探讨不同森林经营模式对土壤氮含量及相关酶活性的影响,为太湖沿岸防护林模式构建提供依据。【方法】在江苏省宜兴市周铁镇选取林龄相同的杨树纯林、杨树石楠混交林以及杨树女贞混交林3种森林经营模式,挖取1 m深的土壤剖面采集土壤样品,测定各模式下春季土壤的氮含量及相关酶活性,并分析其与土壤理化性质之间的关系。【结果】①试验地土壤全氮含量为0.17~1.35 g/kg,各森林经营模式之间土壤全氮含量存在显著差异(df=2,F=102.820,P<0.05),与杨树纯林相比,杨树女贞混交林和杨树石楠混交林土壤全氮含量分别增加了21.8%、69.7%;随着土层深度增加,2种混交林土壤全氮含量逐渐降低,各土层之间差异显著(df=3,F=108.289,P<0.05);土壤硝态氮、铵态氮含量分别为5.67~9.79、3.22~12.43 mg/kg,各森林经营模式之间差异显著(df=2,F=18.764,P<0.05;df=2,F=9.655,P<0.05),杨树女贞混交林和杨树石楠混交林土壤硝态氮含量相比杨树纯林分别降低了11.8%、27.3%,而杨树女贞混交林和杨树石楠混交林的土壤铵态氮含量在≥20~40、≥40~60和≥60~80 cm土层显著增加(df=3,F=106.230,P<0.05;df=3,F=119.794,P<0.05);随着土层深度的增加,3种经营模式土壤硝态氮和铵态氮含量逐渐降低;土壤微生物生物量氮含量为6.04~9.52 mg/kg,与杨树纯林相比,杨树女贞混交林土壤微生物生物量氮含量增加了7.5%;②土壤脲酶活性、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性分别为3.43~9.16、0.16~1.04、0.15~0.25 mg/(g·d),与杨树纯林相比,杨树女贞混交林土壤脲酶活性在各土层均显著增加(df=2,F=19.600,P<0.05),而土壤硝酸还原酶活性在土壤表层则显著降低(df=3,F=43.637,P<0.05);杨树石楠混交林土壤脲酶活性在各土层均显著降低(df=3,F=17.825,P<0.05),而土壤硝酸还原酶活性则相反;3种森林经营模式下土壤亚硝酸还原酶活性无显著差异。表明脲酶和硝酸还原酶对经营模式的响应更敏感,可作为土壤氮变化的指标。此外,不同森林经营模式下土壤氮含量及酶活性与含水量、pH密切相关。【结论】与杨树纯林相比,杨树女贞混交林和杨树石楠混交林提高了土壤速效养分,有效吸收并削减土壤中的硝态氮含量,降低硝酸盐向土壤深层淋溶导致污染浅层地下水的风险。同时,土壤微生物量氮和酶活性变化加速了土壤氮转化和养分循环。建议在太湖沿岸防护林构建过程中,推广乔灌复层混交林。