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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