Functional alignment between subjects is an important assumption of functional magnetic resonance imaging (fMRI) group-level analysis. However, it is often violated in practice, even after alignment to a standard anatomical template. Hyperalignment, based on sequential Procrustes orthogonal transformations, has been proposed as a method of aligning shared functional information into a common high-dimensional space and thereby improving inter-subject analysis. Though successful, current hyperalignment algorithms have a number of shortcomings, including difficulties interpreting the transformations, a lack of uniqueness of the procedure, and difficulties performing whole-brain analysis. To resolve these issues, we propose the ProMises (Procrustes von Mises-Fisher) model. We reformulate functional alignment as a statistical model and impose a prior distribution on the orthogonal parameters (the von Mises-Fisher distribution). This allows for the embedding of anatomical information into the estimation procedure by penalizing the contribution of spatially distant voxels when creating the shared functional high-dimensional space. Importantly, the transformations, aligned images, and related results are all unique. In addition, the proposed method allows for efficient whole-brain functional alignment. In simulations and application to data from four fMRI studies we find that ProMises improves inter-subject classification in terms of between-subject accuracy and interpretability compared to standard hyperalignment algorithms.


翻译:不同科目之间的功能一致性是功能磁共振成像(fMRI)组级分析的重要假设,但在实践中,即使在与标准的解剖模板一致后,这种功能性调整经常被违反。基于连续的Procrustestes orthogoal 变异的超正对称被提议作为一种方法,将共享功能信息与共同的高维空间相匹配,从而改进学科间分析。虽然成功,但目前的超对称算法存在一些缺点,包括难以解释变异、程序缺乏独特性以及开展全脑分析的困难。为了解决这些问题,我们提议采用Promises(Procrustets von Mises-Fisher)模型。我们把功能性调整作为统计模型进行重新配置,并强制事先分配正向参数(von Mises-Fisher 分布),从而改进学科间分析。这样就可以将解剖学信息嵌入估算程序,在创建共享的功能性高空空间时,将偏差的氧化物做出的贡献加以惩罚。为了解决这些问题,我们提出了Promi-comimalimation图像和相关结果,因此可以进行功能性变异性分析。

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