獨(dú)立成分分析在腦功能網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

徐東紫

（北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100044）

?綜 述?

獨(dú)立成分分析在腦功能網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

徐東紫

（北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100044）

腦功能網(wǎng)絡(luò)的研究不僅能揭示大腦的結(jié)構(gòu)和功能，還對(duì)腦神經(jīng)等相關(guān)疾病等的治療以及開發(fā)大腦型計(jì)算機(jī)都有重要價(jià)值。獨(dú)立成分分析作為一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法已被廣泛應(yīng)用于腦功能網(wǎng)絡(luò)的研究中，并被證明是處理生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的非常有效的工具。本文對(duì)獨(dú)立成分分析在腦功能網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，先簡(jiǎn)介獨(dú)立成分分析的數(shù)學(xué)原理，接著詳細(xì)介紹了獨(dú)立成分分析在幾種常用的腦功能數(shù)據(jù)（fMRI、EEG、MEG、fNIRS）分析中的應(yīng)用，最后概括獨(dú)立成分分析的優(yōu)勢(shì)與缺陷，并對(duì)未來(lái)的算法改進(jìn)方向進(jìn)行展望。

獨(dú)立成分分析；腦功能網(wǎng)絡(luò)；功能磁共振成像；腦電圖；腦磁圖；功能近紅外成像

大腦是人體最復(fù)雜、最高效的信息處理系統(tǒng)，神經(jīng)影像學(xué)中的腦功能成像技術(shù)能夠直接、可靠、實(shí)時(shí)地獲取大腦的工作信息，極大地推動(dòng)了人們對(duì)大腦的正常功能和腦疾病機(jī)制的研究[1]。大腦執(zhí)行功能時(shí)依賴多個(gè)腦區(qū)之間的廣泛交互，形成了復(fù)雜的腦功能網(wǎng)絡(luò)，腦功能網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)成為神經(jīng)信息科學(xué)中的熱門領(lǐng)域[2]。

獨(dú)立成分分析（Independent Component Analysis，ICA）是解決盲源分離（Blind Source Separation，BSS）問題的一種有效的方法，在生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理中主要用于去除噪聲以提取所需的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)，為神經(jīng)精神疾病的臨床診斷提供科學(xué)依據(jù)，比如對(duì)阿爾茨海默病[4]、自閉癥[5]、遺忘型輕度認(rèn)知損傷[6]、早產(chǎn)兒[7]等疾病的研究就證明了ICA對(duì)腦功能網(wǎng)絡(luò)研究的有效性。……