基于小世界网络分析的孤独感人群脑机制研究毕业设计论文(编辑修改稿)

基于小世界网络分析的孤独感人群脑机制研究毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

间的距离都恰好处于一个相对较小的固定值左右，这一理论一般被人们称作“小世界理论” [4]。 一、小世界网络的拓扑模型 在 1998 年 , Watts 和 Strogatz 通过基于人类社会网络的研究，提出“小世界网络”的概念 ,并建立了 WS 模型。 模型通过调节一个参数，能够在规则网络与随机网络之间过渡。 实际研究结果表明 ,大半的真实网络都表现出小世界的两大特性：特征路径长度，聚类系数。 传统的规则下， 最近邻耦合网络表现出高聚类的特性 ,但并未显示小世界特性； ER 随机网络表现出小世界特性，但其却高聚类特性却没有 . 因此，两种传统的网络模型，均不能较好表示真实网络 . 在 Watts 和 Strogatz 建立的 WS 小世界网络模型中，介于这两种网络之间 ,具有小世界特性和聚类特性 ,可以更好的表示真实的网络 [5]。 WS 模型的构建如下： 规则图开始：一个最近邻耦合网络包含 N 个点，并且相互之间围成一个环，各个节点和其两边相邻的 K/2 节点相连， K 是偶数。 随机化重连：网络中，随机的连接每一个边概率为 p,也就是边上的一端点不变，另一端点为随机选择的节点。 规定，任何两个不同节点间有一条边或没有，且各个节点均不能出现边与本身相连接的情况。 在模型的相关理论中， p=0 为完全规则网络， p=1 为完全随机网络，在 0~1间调节 p 的值，就可以实现从完全规则网络到完全随机网络的变化，从图中可以看出，小世界模型是处于规则网络和随机网络之间的模型 [6]。 重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 5 图 完全规则网络 p = 0 图 小世界网络 p = 重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 6 二、小世界网络的统计特性 平均最短路径 网络的平均最短路径 (average shortest paths)可以较好的描述网络的连通性。 网络中节点 i 和节点 j 之间的距离 dij ,即是连接两节点最短路径边数。 平均最短路径长度 L， 为网络中随机两点间最短路径的平均值 ,即 (21) 其中 N 为网络的节点数。 度与度分布 在单独节点的属性中，度 (degree)是便于理解而又重要的概念。 节点的度，是指该节点相关联的对应边的数目。 度分布 (degree distribution)指各节点在网络中的度分布 , 通常我们记为 p(k)， p(k)相当于在随机一致的原则下，挑选并计算出的节点的度数为 k 的概率。 聚类系数 图 完全随机网络 p = 1 重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 7 聚类系数 (clustering coefficient)是来表征聚类特性的 [6]， 正常情况下，假设网络中的节点 i 与 ki 条边相关联 ， 很明显 ， 在这 ki 个节点之间， 最多有 ki(ki1)/2条边 ， 而这 ki 个节点间存在的边数实际为 EI。 则这 ki 个节点之间存在的实际边数 EI 与总的最大的可能边数 ki(ki1)/2 之比，定义为节点 i 的聚类系数 Ci，即 (22) 再对网络中所有节点的聚类系数 Ci 取平均值 ， 得到的就是整个网络的聚类系数 C,即 (23) 其中 N 为网络的节点数。 三、小世界网络的人脑研究 最早的对于人脑进行小世界网络研究的是 Salvador 等人。 实验如下： 5 名健康志愿者处于静息状态下，对他们的 fMRI 时间序列进行偏相关分析。 同时，Eguilu 等构建了任务状态下 fMRI 数据的脑功能网络，并指出了被试的小世界网络特征，还报道了度分布的无标度性。 之后， Achard 等人运用小波方法发现一个低频 ()的全脑尺度网络具有小世界网络特性，还发现该网络中的集线器节点大多数都位于边缘区。 小世界网络理论除了可以对正常人脑功能网络进行分析外，还可用于分析在病理条件脑功能网络的病变情况。 Laufs 等采用 EEG 与 fMRI 联合的方法分析了颞叶癫痫 (Temporal Lobe Epilepsy， TLE)患者癫痫波的发放，对脑默认功能网络中脑区的影响，证明了患者脑网络拓扑特性的变化。 Sam等对阿尔茨海默氏症的研究结果报告，发现病理条件脑功能网络的小世界特征发生异常变化 [5]。 国内，众多学者深入探讨了小世界网络理论及其在脑功能网络连接方面的应用。 周涛等对小世界网络进行了综述研究，汪小帆等 ,对小世界网络中社团结构的划分算法作了综述。 柯铭等利用小世界网络理论对静息状态下人脑功能网络研究发现，脑功能网络显示小世界特性。 中科院梁猛等用 小世界网络理论重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 8 和静息 fMRI 数据的功能连接分析精神分裂症患者静息态下脑功能活动特点，研究发现静息状态精神分裂症患者脑功能网络的拓扑特性发生了异常。 这些工作和前面所取得的成果都极大地推动了国内外小世界网络理论在脑功能连接问题上的研究进展 [7]。 重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 9 第二节 孤独感人群及研究现状 一、孤独感的定义 孤独感是一种封闭心理的反映，是感到自身和外界隔绝或受到外界排斥所产生出来的孤伶苦闷的情感。 一般而言，短暂的或偶然的孤独不会造成心理行为紊乱，但长期或严重的孤独可引发某些情绪障碍，降低人的心理健康水平。 孤独感还会增加与他人和社会的隔膜与疏离，而隔膜与疏离又会强化人的孤独感，久之势必导致疏离的个人体格失常 [5]。 孤独 和 孤立 的含义是不同的。 孤独是个体对自己社会交往数量的多少和质量好坏的感受。 对孤独感的这种界定，帮助我们理解为什么有些人虽然远离人群，生活却感到非常快乐，而一些人尽管被人群所包围，而且经常与他人交往却经历着孤独。 有许多新人类抱怨身边没有多少真正的朋友。 对这些人来说，与某些人进行坦诚的交往的需要不能满足时，将产生强烈的孤独感。 从这个意义讲，孤独是一种个人体验。 尽管每个人都会感到孤独，而 且孤独感的来去随着环境的变化而变化，据此，认为孤独感是一种人格特征。 有人设计了一些人格量表来测量人们对孤独感的一般感受性。 用这个量表对某大学进行测验表明， 人际关系 问题仍是当前 大学生 心理健康的主要障碍 [8]。 在认知特征上，孤独感人群通常表现如下：认 知功能受损、知觉功能受损、执行障碍。 系统水平的非典型性神经发育是造成这些特征的基础。 二、孤独感产生的原因 有 孤独感 的人倾向于在 社交 时对他人和自己给予严厉的，苛刻的评价、许多有孤独感的人缺乏一些基本的社交技能，从而使他们无法与他人建立持久的关 系。 孤独感的产生通常有以下原因。 环境因素，有些环境容易让人感到孤独，比如，孤单的环境，陌生的环境，突变的环境等。 自我意识，在 青少年 时期，自我意识开始觉醒并逐渐建立，产生了了解别人内心世界并被其他同龄人接受的需要。 他们很关心自己在他人心目中的地位和形象，重视他人的评价。 正因为这样，他们会将自己隐藏起来。 一方面他们觉得自己心中有很多秘密，不愿告诉别人，有一种封闭心理；另一方面他们又重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 10 特渴望别人能真正了解自己。 这种需要得不到满足时，便会陷入惆怅和苦恼，产生孤独感。 自我评价，自我评价不当，如果一个人自我评价过低，往往会产生自卑心理，自卑心理严重的人往往缺少朋友，容易产生孤独感。 而如果一个人自我评价过高，往往产生自负心理，看不起别人，他们在交往 中表现为不合群、不随和、不尊重他人，很容易导致他人的不满，因此，自负心理严重的人也往往缺乏朋友，感到孤独。 缺乏交往，人际交往需要真诚、需要热情、也需要技巧。 有的人因为没有掌握交往技巧而失去朋友或得罪他人、破坏自己的形象。 情感障碍，情绪情感成分是人际交往中的主要组成部分，人际交往中的情绪情感障碍常常诱发人际孤独。 常见的情绪情感障碍有： 害羞 、 恐惧 、 愤怒 、嫉妒 、 狂妄 等，其中，与孤独感密切相联的是害羞和恐惧，害羞和恐惧会使人产生 逃避 行为，从而避开与人交往的情境， 离群索居 ，封闭自我。 到了青年期，少年时代人际关系的特点继续发展着。 但青年期人际关系发生着质的变化，主要表现在从精神上脱离对父母或成人的依赖，新 的友伴关系 (特别是异性关系 )的协调和适应，自我意识的进一步发展和完善，以及对成人 权威 的抵触和反抗，竞争和对抗的激化等方面。 因而其人际关系具有广泛性、自主性、易变性和异性敏感性等特点。 孤独者因为采用消极的交往方式，并缺乏必要的社交技能，而难以与他人建立亲密的友谊。 与这些人交往常常让人感到不愉快，于是他们很难建立有助他们发展社交技能的人际关系。 因而难以摆脱孤独。 心理学家认为，通 过基本社交技能的训练，可以使孤独者走出孤独的 恶性循环 ，并已广泛应用于 心理咨询 与治疗的实践中 [9]。 三、孤独感的改善方法 每个人在一生中都或多或少地体验到孤独感。 有孤独感并不可怕。 但是这种心理得不到恰当的 疏导 或解脱而发展成习惯，就会变得性情孤僻古怪，严重的甚至有可能会变成 自闭症 ，这就需要 心理医生 的治疗了。 以下是克服孤独感的一些方法，只要持之以恒，一定会收到意想不到的效果。 克服自卑，由于自卑而觉得自己不如别人，所以不敢与别人接触，从而造成孤独状态。 这如同作茧自缚，自卑这层茧不冲破，就难以走出孤独 .其实 ,人重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 11 与人不可相比 ,每个人都有长处和短处 ,人人都是既一样又不一样 .所以 ,一个人只要自信一点 ,就会钻了出自织的茧 ,从而克服孤独。 外界交流，独自生活并不意味着与世隔绝，虽然客观上与外界交流造成困难，但依然可以通过某些方式达到交流的目的。 如当你感到孤独时，可翻翻旧日的 通讯录 ，看看你的影集，也可给某位久未联系的朋友写信。 当然与朋友的交往和联系，不应该只是在你感到孤独时，要知道，别人也和你一样，需要并能体会到友谊的温暖。 勇于交往，与人们相处时感到的孤独，有时会超过一个人独处时的十倍。 这是因为你和周围的人格格不入。 例如，你到一个语言不通的地方，由于你无法与周围的人进行必要的交流，也无法进入那种热烈的情感中，所以，你在他人热烈的气氛中会感到倍加孤独。 因此，在与他人相处时，无论是什么样的情境下， 都要做到 “ 忘我 ” ，并设法为他人做点什么，你应该懂得温暖别人的同时，也会温暖你自己。 享受自然，生活中有许多活动是充满了乐趣的。 只要你能够充分领略它们的美妙之处，就会消除孤独，如有些人遇到挫折，心情不好，但又不愿与别人倾诉时，常常会跑到江边或空旷的田野，让大自然的清风尽情地吹拂，心情就会逐渐开朗起来。 总之，驱除孤独感很重要的一条，就是要尽力改变自己原来的 环境。 孔子曾说过： “ 独学而无友，则孤陋而寡闻 ”。 一个人的时候，给自己安排一些感兴趣的事情，读读 书 ，听听 音乐 ，从事自己的业余爱好等等。 每个人都会有孤 单的时候，在属于自己的时间里满足自己的兴趣爱好，乃是人生的一种乐趣。 第三节 本章小结 小世界网络具有大的聚合系数，同时其特征路径长度很小。 在其信息系统中，信息传递速度快，改变少量连接，即可剧烈改变其网络特性，符合对孤独感人群脑网络的模拟。 本章介绍了小世界网络的基本理论， WN 小世界网络的模型及其网络特性。 对孤独感的定义，产生原因及改善方法进行了详细阐述。 重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 12 第三章 孤独感人群 FMRI 数据的处理 第一节 数据的预处理 采集一名孤独感志愿者，在静息态下 FMRI 数据，并进行处理。 采集的数据为 dcm的格式，对采集的被试数据进行预处理操作，进一步得到 90 个脑区所对应的时间序列，并进行矩阵构建，应用 Gretna 软件进行小世界网络处理分析 [12]。 一、数据预处理软件 SPM SPM 是一种专门用于分析脑成像数据的通用软件包，由英国学者 Fristion等人 ,基于 Matlab 操作平台开发并完善的统计参数映射。 在国际上被广泛用于相关领域的研究中，得到了普遍认可。 它是检验脑内某些特定区域效应并构建空间拓展的统计方法。 SPM 通过观测得到脑功能 图像中每个体素时间序列，将其看成一系列解释变量的线性组合和一个残差项的和，并在此基础上得到一个反映激活区显著性强度的统计量图像，然后再利用高斯随机场理论解释图像中所涵盖的统计量，构造适当的原假设 (Null Hypothesis，也被称为零假设 )，进行合理的假设检验 (如 T 检验、 F 检验等 )[11]。 图 SPM8 操作界面 重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 13 二、数据预处理步骤 处理流程图： 数据准备。