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网络构建与统计验证15 / 16

生物医学应用

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脑网络的组间比较。 静息态功能连接研究中,常见的流程是:每名被试按图谱提取时间序列,计算 Fisher zz 相关矩阵,再在边层面用 NBS 或 FDR 做组间比较,在全局层面在一段密度范围内比较效率、模块度等。Fornito、Zalesky 与 Breakspear(2013, NeuroImage)系统讨论了这一流程中节点定义、阈值、零模型与组间比较的陷阱。可信的结论通常同时满足:密度或整体连接强度被控制,头动被匹配或作为协变量,结果在阈值范围内方向一致。详见 脑连接组。

症状网络的稳定性检验。 心理网络研究普遍采用 EBICglasso 估计正则化偏相关网络,再用 bootstrap 报告边权区间、用病例删除计算中心性的 CS 系数、用 NCT 比较不同人群的网络(Epskamp, Borsboom & Fried, 2018;论文精读)。中心性指标本身的解释局限见 Bringmann 等(2019, Journal of Abnormal Psychology)与 症状网络。

共表达网络。 WGCNA(Langfelder & Horvath, 2008, BMC Bioinformatics)用软阈值把相关转为连续的邻接权重,避免硬阈值;模块与性状的关联需要在独立数据集中复现。去除批次和细胞组成等混杂会显著改变网络结构(Parsana 等, 2019)。推断方法的整体评估见 Marbach 等(2012, Nature Methods;论文精读)。

定向脑网络。 在时间分辨率高的电生理数据(EEG/MEG、颅内脑电)中,Granger 因果与转移熵被用来估计脑区之间的定向交互;在 fMRI 中,方向推断受血流动力学延迟、降采样与噪声限制,基于生成模型的 DCM 更常用于少数脑区的假设检验(Seth, Barrett & Barnett, 2015;Friston, Harrison & Penny, 2003)。无论哪种方法,有向边都应与“对称连接 + 零模型”的结果并列报告,并说明方向结论依赖的假设。见 从时间序列推断有向边。

部分相互作用组的拓扑。 Han 等(2005)与 Stumpf 等(2005)的采样分析说明,部分采样既可能掩盖、也可能“制造”幂律外观,对覆盖率有限的图谱做拓扑外推需要按采样过程建模(见 采样网络与不完整观测)。

相互作用网络与疾病模块。 网络医学研究把疾病基因映射到相互作用组上,检验它们是否形成连通的模块,常用的零模型是随机抽取同样数量、度分布相近的基因(Barabási, Gulbahce & Loscalzo, 2011, Nature Reviews Genetics)。由于研究偏倚,度匹配的抽样是必需的;用系统筛选的二元相互作用数据复核结论,可以检验结论是否依赖文献热度(Menche 等, 2015;论文精读)。