The architecture of the brain is too complex to be intuitively surveyable without the use of compressed representations that project its variation into a compact, navigable space. The task is especially challenging with high-dimensional data, such as gene expression, where the joint complexity of anatomical and transcriptional patterns demands maximum compression. Established practice is to use standard principal component analysis (PCA), whose computational felicity is offset by limited expressivity, especially at great compression ratios. Employing whole-brain, voxel-wise Allen Brain Atlas transcription data, here we systematically compare compressed representations based on the most widely supported linear and non-linear methods-PCA, kernel PCA, non-negative matrix factorization (NMF), t-stochastic neighbour embedding (t-SNE), uniform manifold approximation and projection (UMAP), and deep auto-encoding-quantifying reconstruction fidelity, anatomical coherence, and predictive utility with respect to signalling, microstructural, and metabolic targets. We show that deep auto-encoders yield superior representations across all metrics of performance and target domains, supporting their use as the reference standard for representing transcription patterns in the human brain.


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在统计中,主成分分析(PCA)是一种通过最大化每个维度的方差来将较高维度空间中的数据投影到较低维度空间中的方法。给定二维,三维或更高维空间中的点集合,可以将“最佳拟合”线定义为最小化从点到线的平均平方距离的线。可以从垂直于第一条直线的方向类似地选择下一条最佳拟合线。重复此过程会产生一个正交的基础,其中数据的不同单个维度是不相关的。 这些基向量称为主成分。
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