《系統科學前沿》（第二期）第五課：復雜網絡視角下的腦結構與功能

導語

集智學園聯合北師大系統科學學院開設，以方福康先生系統科學文集為思想基石，匯聚北師大系統科學領域十位教授，系統整合統計物理、生命系統中的智能行為、社會復雜系統建模、人工智能與復雜網絡等多個交叉方向，構建一條從微觀機制到宏觀結構、從理論分析到實際應用的知識脈絡。

本周五晚19：30，在此次系列課的第五課中,北京師范大學系統科學學院廖旭紅將從“連接組”的視角帶領大家切入大腦復雜系統，介紹如何利用無創神經影像技術繪制大腦地圖，并展示腦網絡拓撲結構的重要特征及其在腦認知、腦發育以及腦疾病中的應用，最后介紹腦連接組學研究的前沿與挑戰。

課程簡介

腦是一個典型的復雜系統，從微觀神經元到宏觀腦區，各神經單元之間存在復雜的相互聯系。復雜腦網絡研究將腦建模為網絡系統，旨在描繪和解析神經單元間的連接模式，為理解腦的結構與功能架構提供新的視角和研究框架。過去二十余年來，非侵入性神經影像技術與復雜網絡方法的結合，使得研究者能夠在宏觀層面繪制人腦結構與功能連接模式（即“連接組”），并揭示人腦網絡的重要拓撲特征，如小世界、模塊化和層級組織。這些網絡特性使大腦能夠在低成本、低能耗條件下實現信息的高效分離與整合，被認為是自然選擇下成本-效率平衡的產物。腦網絡的組織原則隨個體認知行為動態調整，在發育過程發展變化，并且在神經精神疾病中表現出異常特征，為揭示認知、發育以及腦疾病的神經基礎提供重要線索。

本次課程將在此背景下介紹腦連接組學的研究基礎與科學意義，講解基于神經影像的人腦結構網絡與功能網絡的構建與分析方法，以及腦網絡核心組織原則。此外，通過經典與前沿文獻導讀，課程將展示復雜腦網絡在認知、發育及疾病等領域的實際應用。

主講人

廖旭紅，北京師范大學系統科學學院副教授、博士生導師，北京師范大學仲英青年學者，長期從事神經影像腦網絡計算建模以及兒童腦發育研究。研究興趣包括復雜網絡上的斑圖動力學、復雜腦網絡計算建模、腦結構與功能關系，以及腦網絡的個體差異與腦發育應用。擔任中國自動化學會生物控制論與生物醫學工程專委會委員，主持國家自然科學基金項目2項，并參與多項國家自然科學基金項目。在神經影像和復雜系統等領域的國際主流學術期刊發表SCI論文50余篇，其中包括以第一作者或通訊作者（含共同）發表于Biological Psychiatry, PLoS Biology, Neuroscience and Biobehavioral Reviews, NeuroImage, Cerebral Cortex,等期刊的17篇論文，論文Google總引用4500余次。擔任Nature Communications, Communications Biology, NeuroImage, Human Brain Mapping等10余個國際主流學術期刊審稿人。

課程目標

1. 介紹“連接組”視角對于理解人腦系統中復雜性的意義

2. 講解人腦網絡的構建的基本方法及腦網絡的核心組織原則

3. 講解腦網絡在腦認知、腦發育以及腦疾病的應用

4. 介紹腦連接組學的前沿問題與挑戰

提綱

第一部分：引入--當大腦遇見網絡科學

核心議題1：為什么我們需要“連接組”這個新視角

第二部分：繪制大腦地圖—如何“看見”人腦連接

核心議題2：如何基于無創神經影像技術構建人腦網絡

第三部分：腦網絡的核心組織原則

核心議題3：腦網絡具有哪些重要的拓撲特征，及其潛在的功能意義

第四部分：腦網絡的個體差異

核心議題4：腦網絡的個體差異模式，以及腦網絡在認知和發育中的應用

核心議題5：神經精神疾病中的腦網絡異常機制研究

第五部分：腦連接組學的前沿與挑戰

核心議題6：從單模到多模，從靜態到動態，從維象到機制

第六部分：問答環節(Q&A)

課程安排

上課時間：11月14日晚19：30 -21：30，授課1.5小時，答疑0.5小時。

課程形式：騰訊會議直播，集智學園網站錄播。

課程周期：2025年11月14日第五課，每周五晚19：30-21：30點，授課1.5小時，答疑0.5小時。

課程適用

本次課程適合：

• 大腦復雜性、網絡神經科學等領域的研究者。

• 對復雜系統、網絡科學以及腦科學感興趣的大學生及公眾。

推薦內容

1. Xi Chen, Haoda Ren, Zhonghua Tang, et al. Leading basic modes of spontaneous activity drive individual functional connectivity organization in the resting human brain. Communications Biology, 2023, 6(1): 892

2. Xuhong Liao, Athanasios V. Vasilakos , Yong He. Small-world human brain networks: Perspectives and challenges. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 2017, 77: 286-300

3. Daniel S. Margulies, Satrajit S. Ghosh, Alexandros Goulas , et al. Situating the default-mode network along a principal gradient of macroscale cortical organization. PNAS, 2016, 113(44)：12574-12579

4. Giovanni Pezzulo, Marco Zorzi and Maurizio Corbetta. The secret life of predictive brains: What’s spontaneous activity for? Trends in Cognitive Sciences, 2021, 25(9): 730-743

5. Laura E. Suárez. Linking structure and function in macroscale brain networks. Trends in Cognitive Sciences, 2020, 24(4): 302-315

6. Yapei Xie, Zhilei Xu, Mingrui Xia, et al. Alterations in connectome dynamics in autism spectrum disorder: a harmonized mega- and meta-analysis study using the Autism Brain Imaging Data Exchange dataset. Biological Psychiatry, 2021, 91(11):945-955

付費流程

課程頁面填寫學員登記表，微信掃碼入群；

課程可開發票。

關于主辦方

北京師范大學-系統科學學科團隊

北京師范大學是中國系統科學學科的重要發源地之一，自20世紀70年代末即開始布局相關研究和教育體系。學院已建立起從本科到博士后完整的人才培養體系，并在復雜系統研究領域形成深厚積淀。依照北京師范大學“一體兩翼”辦學格局，北京師范大學系統科學學科研究生培養分別在北京校區和珠海校區進行。北京校區培養單位為系統科學學院、珠海校區培養單位是文理學院系統科學系（含復雜系統國際科學中心）

【北京校區】

北京校區系統科學研究團隊聚焦復雜系統的結構、演化和控制等方面。研究內容涵蓋從自然到社會的多個層面，尤其在復雜系統的涌現行為與控制優化、社會經濟系統建模、生命與腦認知系統的自組織行為、多主體系統與智能算法、以及復雜系統的信息建模等方面形成了特色鮮明、國際接軌的研究方向，并在復雜網絡、腦科學、經濟系統建模等研究領域取得了一系列有影響力的成果，多篇論文被國際權威期刊選為封面或亮點評述，并受到國內外學術界和主流媒體廣泛關注。

【珠海校區】

珠海校區系統科學團隊由國際系統與控制科學院院士狄增如教授領銜。除院士工作站外，校區還建有廣東省高校系統涌現與自然智能重點實驗室，具備先進的實驗條件、完善的計算機系統支持與優越的科研實踐平臺。團隊匯聚十余名優秀的中青年教師，擁有堅實的數學與物理學基礎，長期在系統科學基礎理論、生物與腦科學、社會經濟系統等交叉領域開展創新性研究。依托雄厚的人才力量與科研條件，團隊在研究生高質量培養方面積累了豐富經驗，取得了一系列具有原創性的研究成果，并在高水平學術期刊上發表多篇論文，產生了廣泛的國內外學術影響。

珠海校區獨立招收本科、碩士、博士學生，頒發學位證書同北京校區一樣。同時，珠海校區也提供博后與青年PI職位。

集智學園：

集智學園作為集智科學研究中心孕育的商業公司，力圖傳播復雜科學、人工智能等前沿知識和新興技術，促進、推動復雜科學領域的知識探索與生態構建。合作伙伴包括騰訊、華為、北京師范大學、湖畔大學、混沌大學等多家知名機構。2019年被評定為“中關村高新技術企業”和“國家高新技術企業”。

口號：學復雜科學，到集智學園

使命：梳理復雜知識體系，普及科學理論方法。

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