基于fMRI的脑记忆功能网络演化机制与计算模型研究

成果基本信息
关键词：	脑记忆;功能网络;复杂网络;算法设计
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	9372018J0013	资源采集日期：	2018-10-15

研究情况
单位名称：	山东第一医科大学	技术水平：
评价证书号：		评价单位：	山东省自然科学基金委员会
评价日期：	2016.11.21	评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	孵化基地	联系人（平台）电话：	0771-3394012
*成果单位详细联系方式请登录会员；还不是会员，马上注册!

成果简介
脑科学研究一直是人类自然科学研究的难题，记忆作为一种高级神经认知活动，是脑科学研究的难点之一，如何全面了解脑记忆功能网络的形成机制与功能特性是人类认知脑记忆功能的基础，进而为与记忆相关的神经科学、医学、生物学及病理学研究提供支持，同时为研究人类认知和行为、治疗精神疾病和心理疾病都有积极的临床意义。目前，全球大约有5亿人患有和脑神经相关的各种疾病，而记忆障碍是其中高发病之一，记忆障碍引起或加重更多脑科疾病，如痴呆、阿尔茨海默病等，特别是老年人和儿童。通过脑记忆功能网络进行有关记忆疾病的研究越来越多的用于临床，但人们对脑记忆功能网络的演化机制、结构属性却知之不多，可见，捕捉记忆网络的形成机制，构造符合记忆认知特性的演化模型不仅具有重要的理论意义，而且具有潜在的临床应用价值，因此急需与记忆或记忆障碍相关的机理特性研究为科学诊断和治疗提供理论支持。　　本成果主要论点包括三个，一是利用确定性建模算法建立脑记忆功能网络建模与检索算法。首先根据文献和数据特征总结了记忆在解剖结构上具有的特性，根据相关文献了解形成记忆的基本原理，分别从心理学、解剖学和临床医学中掌握参与记忆的脑结构特性。然后根据记忆的功能特性研究总结和分析了记忆形成的过程、类型以及相关的机制，最后从信息处理角度出发，根据记忆形成的所表现出的现象，结合形成记忆的过程，提出了形成记忆的建模过程。在以上研究的基础上，利用确定性建模的思想提出了脑记功能网络的建模算法与检索算法，结合参与记忆的实际脑结构，根据建模算法建立脑记忆功能网络。在建立的脑记忆功能网络的基础上，提出了检索算法，根据检索算法的结果，可以解释记忆形成的过程与记忆现象表现出的特性。并根据两种算法提出了初步的脑记忆功能网络的建立过程与模型。二是脑记忆功能网络的记忆网络拓扑特性分析、计量与小世界网络的结论。在两种建模算法的基础上，根据文献中对脑记功能网络的研究结果，不断的优化和改进算法，根据复杂网络建模的一般思路，初步建立起脑记功能网络，并对建立的脑记忆功能网络进行动力学特性分析、计量，得到初步的结论，同时将整个过程进行整理，撰写论文，投稿。根据建立的脑记忆功能网络和拓扑特性分析的结果，我们得到了具有小世界特性的脑记忆功能网络，结果与其他脑功能网络研究结果一致。三是根据fMRI实验数据结果改进和验证模型。主要根据现有的功能网络研究结果和实验数据研究结果改进我们的脑记忆功能网络模型。对于脑功能网络的研究，除了复杂网络，fMRI数据是最现今最有力的实验数据，根据我们投稿过程中专家提出的意见和最新的对于记忆功能网络的研究结果，我们不断的修改和优化建模算法和建模网络，对建立的脑记忆功能网络不仅从功能上，还要从结构上进行验证，同时结合记忆信息处理的实际实现改进我们建立的模型，将得到的结果与现有的fMRI研究结果进行对比，形成最终的计算模型，并从信息处理角度分析记忆形成与演化机制。　　本成果是脑科学与复杂网络研究中富有挑战性的前沿课题，是国内外研究的热点，创新之处包括：确定性的建模方法可以形象直观的描述记忆网络产生的过程，利用简单的物理模型将抽象无序的记忆表象转变成形象有序的科学解释；记忆网络属性计量方法与特性分析可以使记忆功能由定性到定量进行计算与分析，提供更可靠的数据基础；基于fMRI的数据模型仿真与验证可以为临床应用提供基础。本成果研究的另一特色是，所研究问题针对学术界较为关注的记忆障碍问题，研究的最终目的是将所得成果应用到临床诊断与治疗中，做到理论为实践服务。另外，由于所研究课题属于新兴领域，在研究过程中可能会提出新的问题，为进一步的脑记忆功能理论研究提供新的源泉。　　本成果在理论方面，建立脑记忆功能网络的确定性建模方法，丰富人类认知脑记忆功能的研究思路，描述记忆认知由表象到科学理解的信息加工处理过程，完善复杂脑记忆功能网络呈现小世界特性的演化机制，补充fMRI在脑记忆功能方面的研究，为探明记忆功能障碍产生的原因提供理论依据，并为临床记忆诊断与治疗方法提供参考。在技术方法方面，建立记忆认知行为数据抽取的方法，完善fMRI技术在心理认知研究中的数据处理方法及应用方法。本成果成功发表SCI相关论文四篇，EI相关论文1篇，EI国际会议论文4篇，国际期刊论文9篇，中文核心期刊论文3篇，申请记忆功能网络模型方面的软件著作权2篇。本成果的获得完善了基于fMRI的脑记忆功能网络的建模理论与方法，对记忆网络的建模算法及拓扑特性的计算方法进行了补充。本成果结合临床应用，通过对临床数据的应用分析，验证和指导临床记忆实践，对于本领域的相关研究及实践应用提供借鉴。对临床记忆障碍的诊断与治疗具有积极的意义，并会间接的为临床技术提供参考，带来一定的经济与社会效益。

成果名称：	基于fMRI的脑记忆功能网络演化机制与计算模型研究	关键词：	脑记忆;功能网络;复杂网络;算法设计
成果类别：		一级分类名称：	医学生物工程
二级分类名称：		三级分类名称：
研究起止时间：	2013.12 至2016.12	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	山东第一医科大学	学科分类2：	520.60
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：	TP391	课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	ZR2013FL031
经费实际投入额（万元）：	11.00	评价单位：	山东省自然科学基金委员会
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2016.11.21	转让范围：
评价证书号：		推荐单位：	泰山医学院
推广形式：	无	成果登记号：	9372018J0013
成果简介：	脑科学研究一直是人类自然科学研究的难题，记忆作为一种高级神经认知活动，是脑科学研究的难点之一，如何全面了解脑记忆功能网络的形成机制与功能特性是人类认知脑记忆功能的基础，进而为与记忆相关的神经科学、医学、生物学及病理学研究提供支持，同时为研究人类认知和行为、治疗精神疾病和心理疾病都有积极的临床意义。目前，全球大约有5亿人患有和脑神经相关的各种疾病，而记忆障碍是其中高发病之一，记忆障碍引起或加重更多脑科疾病，如痴呆、阿尔茨海默病等，特别是老年人和儿童。通过脑记忆功能网络进行有关记忆疾病的研究越来越多的用于临床，但人们对脑记忆功能网络的演化机制、结构属性却知之不多，可见，捕捉记忆网络的形成机制，构造符合记忆认知特性的演化模型不仅具有重要的理论意义，而且具有潜在的临床应用价值，因此急需与记忆或记忆障碍相关的机理特性研究为科学诊断和治疗提供理论支持。　　本成果主要论点包括三个，一是利用确定性建模算法建立脑记忆功能网络建模与检索算法。首先根据文献和数据特征总结了记忆在解剖结构上具有的特性，根据相关文献了解形成记忆的基本原理，分别从心理学、解剖学和临床医学中掌握参与记忆的脑结构特性。然后根据记忆的功能特性研究总结和分析了记忆形成的过程、类型以及相关的机制，最后从信息处理角度出发，根据记忆形成的所表现出的现象，结合形成记忆的过程，提出了形成记忆的建模过程。在以上研究的基础上，利用确定性建模的思想提出了脑记功能网络的建模算法与检索算法，结合参与记忆的实际脑结构，根据建模算法建立脑记忆功能网络。在建立的脑记忆功能网络的基础上，提出了检索算法，根据检索算法的结果，可以解释记忆形成的过程与记忆现象表现出的特性。并根据两种算法提出了初步的脑记忆功能网络的建立过程与模型。二是脑记忆功能网络的记忆网络拓扑特性分析、计量与小世界网络的结论。在两种建模算法的基础上，根据文献中对脑记功能网络的研究结果，不断的优化和改进算法，根据复杂网络建模的一般思路，初步建立起脑记功能网络，并对建立的脑记忆功能网络进行动力学特性分析、计量，得到初步的结论，同时将整个过程进行整理，撰写论文，投稿。根据建立的脑记忆功能网络和拓扑特性分析的结果，我们得到了具有小世界特性的脑记忆功能网络，结果与其他脑功能网络研究结果一致。三是根据fMRI实验数据结果改进和验证模型。主要根据现有的功能网络研究结果和实验数据研究结果改进我们的脑记忆功能网络模型。对于脑功能网络的研究，除了复杂网络，fMRI数据是最现今最有力的实验数据，根据我们投稿过程中专家提出的意见和最新的对于记忆功能网络的研究结果，我们不断的修改和优化建模算法和建模网络，对建立的脑记忆功能网络不仅从功能上，还要从结构上进行验证，同时结合记忆信息处理的实际实现改进我们建立的模型，将得到的结果与现有的fMRI研究结果进行对比，形成最终的计算模型，并从信息处理角度分析记忆形成与演化机制。　　本成果是脑科学与复杂网络研究中富有挑战性的前沿课题，是国内外研究的热点，创新之处包括：确定性的建模方法可以形象直观的描述记忆网络产生的过程，利用简单的物理模型将抽象无序的记忆表象转变成形象有序的科学解释；记忆网络属性计量方法与特性分析可以使记忆功能由定性到定量进行计算与分析，提供更可靠的数据基础；基于fMRI的数据模型仿真与验证可以为临床应用提供基础。本成果研究的另一特色是，所研究问题针对学术界较为关注的记忆障碍问题，研究的最终目的是将所得成果应用到临床诊断与治疗中，做到理论为实践服务。另外，由于所研究课题属于新兴领域，在研究过程中可能会提出新的问题，为进一步的脑记忆功能理论研究提供新的源泉。　　本成果在理论方面，建立脑记忆功能网络的确定性建模方法，丰富人类认知脑记忆功能的研究思路，描述记忆认知由表象到科学理解的信息加工处理过程，完善复杂脑记忆功能网络呈现小世界特性的演化机制，补充fMRI在脑记忆功能方面的研究，为探明记忆功能障碍产生的原因提供理论依据，并为临床记忆诊断与治疗方法提供参考。在技术方法方面，建立记忆认知行为数据抽取的方法，完善fMRI技术在心理认知研究中的数据处理方法及应用方法。本成果成功发表SCI相关论文四篇，EI相关论文1篇，EI国际会议论文4篇，国际期刊论文9篇，中文核心期刊论文3篇，申请记忆功能网络模型方面的软件著作权2篇。本成果的获得完善了基于fMRI的脑记忆功能网络的建模理论与方法，对记忆网络的建模算法及拓扑特性的计算方法进行了补充。本成果结合临床应用，通过对临床数据的应用分析，验证和指导临床记忆实践，对于本领域的相关研究及实践应用提供借鉴。对临床记忆障碍的诊断与治疗具有积极的意义，并会间接的为临床技术提供参考，带来一定的经济与社会效益。
联系人：	李晓梅	成果登记日期：	2017-12-21
联系人email：	kyc@tsmc.edu.cn	单位代码：	93700220
邮政编码222：		联系人电话：	0538-6229953
单位传真：		单位通讯地址：	山东省济南市经十路18877号
单位所在省市：		单位电话：	0531-82954015;0538-6229953;6229839
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	张兰华;孙保亮;张东升;李玉娟;杨慧慧;王玫;张金池;聂斌;闫呈新;王红梅;杜海涛;尚玉莲	资源采集日期：	2018-10-15

基于fMRI的脑记忆功能网络演化机制与计算模型研究

最新科技成果资讯

热门资讯排行

最新科技图文资讯

友情链接