本文翻译了BCT官网给出的一些指导,同时包含本人在计算图论属性过程中的一些思考
目前看到的教程中,大部分都只用一个确定的稀疏度来计算图论属性
我更倾向于gretna那种采用稀疏度序列来计算AUC曲线下面积衡量不同稀疏度下组间差异的方法
大部分图论属性都与网络稀疏度取值相关,只用一个稀疏度得到的指标在我看来是不够可靠的
接下来我将提供BCT工具包的一些使用注意事项:
1.检查矩阵
(重要!!如果你的矩阵不符合使用函数的要求,轻则无法计算,重则得到错误的结果甚至影响你的后续结论)
- 许多函数没有准确的检查输入矩阵的有效性,因此人工检查这些矩阵是否符合使用要求是非常重要的
- 网络矩阵需要是正方形,其中行列代表网络节点,矩阵值代表网络连接
- 矩阵不能太小,经验法则要求网络需要至少超过20个节点
- 矩阵需要尽可能是double型非稀疏型,Sparse, single-precision or logical formats有时可能产生错误
- 网络可以是二值或者加权,有向或者无向矩阵BU BD WU WD。每个函数都具体指出了它适用的网络类型。
- 网络中不应包含自连接,即对角线上所有值都需要是0
- 大多数情况下,网络矩阵中不应包含负权重。但是,有许多函数可以处理正负权重,这些函数一般结尾为sign.m
- 一般随机生成函数是为非稠密non-dense矩阵设计的,许多随机生成函数对稠密矩阵可能运行的很慢或者无效,但是一些特定的随机生成函数是为稠密和加权矩阵特别设计的。
- 大多数包内函数是独立的,但某些需要特定统计分析包,确定程序依赖项 来进行检查
2.BCT可以计算的指标清单
(注意小世界属性与对应稀疏度的参考网络(null-model)计算出来的指标比较来证明网络具有小世界属性,一般人脑是具有小世界属性的)
度和相似性:
- 节点度degrees_und.m (BU, WU networks); degrees_dir.m (BD, WD networks).
- 节点强度 (节点周围连接强度和)strengths_und.m (WU networks); strengths_dir.m (WD networks).、strengths_und_sign.m (WU signed networks).
- 联合度(只针对有向网络,得到的新矩阵其中元素(u,v)代表有u个向外连接和v个向内连接的节点个数)jdegree.m (BD, WD networks).
- 广义拓扑重叠(GTOM)衡量两个节点在m步邻居指标上的相似性,m步邻居指通过长度不超过m步路径可达的节点,两个节点即使不直接连接,如果他们的邻居高度重叠,也可能在网络中扮演相似的角色。GTOM通过比较两个节点m步邻居的交集和并集的比例来量化相似性(识别功能模块中协同工作的脑区,检测不同疾病中脑区协调性的异常,尝试不同m值m=1/2观察结果稳健性)gtom.m
(在稀疏网络中(连接较少),高 m 值可能导致所有节点的拓扑重叠趋近于零,失去区分度。)
- 邻居重叠Neighborhood Overlap :仅针对相连节点,共同邻居数 / 总邻居数(排除两个节点自身)。如果两个相连节点的邻居高度重叠,说明他们可能属于同一功能模块(自网络)——用于识别网络中的强关系边(连接同一模块内节点),和弱关系边(连接不同模块的枢纽边)——看看TMS有没有增强模块内/模块间的连接——观察疾病或发育过程中关键连接的拓扑变化edge_nei_overlap_bu.m (BU networks); edge_nei_overlap_bd.m (BD networks).网络密度影响:高密度网络中邻居重叠可能普遍较高,需结合随机网络对比(如归一化处理)
- 匹配指数Mat