利用熵-度图刻画复杂网络：揭示死藤水诱发的功能性脑连接变化
神经元与认知
2019-02-20 v1 物理与社会
摘要
复杂网络理论中仍存在大量开放问题，该理论已在科学的众多领域获得成功应用。为了进一步推进对脑功能连接的理解，我们提出评估一种我们称之为测地熵的网络度量。该熵在可精确化的意义上，量化了从所有其他节点到特定节点的距离分布的Shannon熵。测地熵的测量能够对网络的结构信息进行表征，其中考虑了每个节点在网络拓扑中的不同作用。这种结构信息的测量与表征有可能极大增进我们对网络中持续活动及其他涌现行为（如在此类语境中有时可见的自组织临界性）的理解。我们应用这些概念与方法来研究致幻剂死藤水如何影响人脑的功能连接。我们表明，测地熵能够区分静息态下两种不同意识状态中的人脑功能网络：（i）普通觉醒态与（ii）摄入死藤水后的改变态。受死藤水影响受试者的脑网络节点熵与普通觉醒态者的熵显著偏离。改变态受试者的功能脑网络平均具有比普通态更大的测地熵。我们得出结论：测地熵是分析复杂网络的有用工具，并讨论了它如何以及为何能为人类大脑与其他经验网络的研究带来更有价值的见解。
引用
@article{arxiv.1809.10301,
title = {Characterizing complex networks using Entropy-degree diagrams: unveiling changes in functional brain connectivity induced by Ayahuasca},
author = {A. Viol and Fernanda Palhano-Fontes and Heloisa Onias and Draulio B. de Araujo and Philipp Hövel and G. M. Viswanathan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.10301},
year = {2019}
}