王志康， 娄海芳， 孙建忠

浙江大学医学院附属第二医院，杭州，310009

随着功能磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI）技术的发展, 磁共振脑功能的研究开始逐渐重视人脑神经网络的并行性以及不同脑区之间的信息流动(即脑连接)，以便全面和深入地探索脑功能的机制。已有几种脑功能连接分析方法,包括时间相关系数性分析[1]、结构方程模型(SEM)[2]、动态因果模型(DCM)[3]等被成功用于人脑功能连接和有效连接的研究。然而，从生理角度来说，大脑是一个非线性系统[4-6]，上述线性处理技术往往无法提取脑功能中的一些非线性特征信息。

基于混沌理论的非线性时空Lyapunov指数在对Logistic耦合映象格子、Lotka-Volterra耦合映象格子以及Host-parasitoid耦合映象格子的研究表明[7]，该方法可以检测低维混沌，因此可以用来评价和刻画一个非线性系统的特征。本文尝试，利用时空Lyapunov指数方法研究广泛焦虑症的脑功能连接的特征。

广泛焦虑症（generalized anxiety disorders）是焦虑症疾病的主要类型之一，以经常或者持续的紧张、恐惧、烦恼、过分担心为特征。临床上对于焦虑症功能障碍的相关研究已有很多，但焦虑的内在神经机制仍旧不清楚。利用fMRI技术观测焦虑症患者做有关情绪刺激的实验中显示，与焦虑行为有关的脑区主要集中在前额叶、前颞叶和扣带回前部等区域，其中前额叶与工作记忆和目标导向的行为有关，前颞叶等区域与听觉感知及语言理解有关，扣带回前部在一般情绪加工过程中有重要作用[8,9]。

1 原理与算法

Lyapunov指数是相空间中邻近轨道的平均指数发散率的数值表征，用以刻画混沌运动的初态敏感性。……