大脑是迄今为止人们所认识的最为精细,最为复杂的系统,它是由一些在解剖上相互连接、功能上既相互影响又相互独立的脑区组成。功能分离指大脑特定的脑区或者说神经核负责各自不同的特定功能,而功能整合则是指人的行为实现需要不同脑区共同协作完成的。脑网络研究是当前神经科学领域的研究热点之一,能够从系统水平上研究脑区间的连接机制,揭示大脑的内在组织模式。目前已经广泛的应用到许多的人脑研究方面,尤其是精神疾病方面的研究。近年来,脑成像技术尤其是磁共振成像技术(magnetic resonance imaging,MRI)的出现和快速发展为获取大脑的各种数据提供了影像学工具,基于图论的复杂网络分析则为脑网络的研究提供了强有力的技术手段。本文主要以功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)获取的静息态数据为载体,以大尺度脑功能连接网络分析方法为手段,结合图论分析方法探测大脑的内在组织特性,并进一步将其应用于临床脑疾病中,从系统水平层面探测脑疾病的内在病理生理机制。本文的主要研究工作包括如下几个部分:1、利用局部一致性(Regional Homogeneity,ReHo)方法来研究无先兆偏头痛患者(MWoA)的功能磁共振图像在局部的脑区跟正常被试(HC)的差异。并运用相关分析来探测这些有差异的脑区跟MWoA病程的关系。我们的研究结果表明,MWoA的ReHo值在小脑,额叶,颞叶,神经基底节等部分区域出现了较HC降低的情况。这些区域都是跟大脑疼痛相关的脑区,跟人的疼痛相关的认知和情感功能有密切的相关。所以我们认为伴随着疼痛的不断刺激和疾病的进行,MWoA相应的认知情感功能会受到一定程度的损害。另外我们通过相关分析发现MWoA的左侧壳核的ReHo值与病程呈负相关关系。由于壳核是神经基底节的重要组成部分,而基底节在偏头痛疾病中是一个重要的网络节点,所以我们认为这可能与MWoA对长期的疼痛刺激的生理响应有关。该研究从静息态角度提高了我们对无先兆偏头痛病理生理机制的了解。2、运用一种超快的数据驱动方法-功能连接密度(functional connectivity density,FCD),在全脑的体素水平上比较MWoA跟HC的长程和短程功能连接密度的差异。我们的研究结果表明,MWoA的短程功能连接密度在左侧前额叶皮层,边缘系统(双边海马),旁边缘系统(双边脑岛,右侧杏仁核和扣带回前部),皮层下区域(双边壳核,尾状核)都比HC降低。MWoA的长程功能连接密度在右侧颞下回降低。这些有异常的区域都集中在大脑的疼痛矩阵。这些结果表明连续的疼痛刺激可能影响了疼痛矩阵的功能。这些脑区主要涉及疼痛过程的认知和情感过程,表明女性偏头痛患者有不稳定的认知-情感系统。另外,我们发现MWoA左侧额中回,左侧额中回眶部,左侧额下回三角部,左侧的壳核和尾状核都跟MWoA的病程呈现负相关关系。这表明随着疾病的进行,这些脑区的功能网络也在改变,并且FCD值可以作为一个生物学指标来衡量MWoA的疾病程度。