Functional connections in the brain are frequently represented by weighted networks, with nodes representing locations in the brain, and edges representing the strength of connectivity between these locations. One challenge in analyzing such data is that inference at the individual edge level is not particularly biologically meaningful; interpretation is more useful at the level of so-called functional regions, or groups of nodes and connections between them; this is often called "graph-aware" inference in the neuroimaging literature. However, pooling over functional regions leads to significant loss of information and lower accuracy. Another challenge is correlation among edge weights within a subject, which makes inference based on independence assumptions unreliable. We address both these challenges with a linear mixed effects model, which accounts for functional regions and for edge dependence, while still modeling individual edge weights to avoid loss of information. The model allows for comparing two populations, such as patients and healthy controls, both at the functional regions level and at individual edge level, leading to biologically meaningful interpretations. We fit this model to a resting state fMRI data on schizophrenics and healthy controls, obtaining interpretable results consistent with the schizophrenia literature.


翻译:大脑的功能连接往往由加权网络代表,其节点代表大脑中的各个位置,边缘代表这些位置之间连接的强度。分析这些数据的一个挑战是,在个体边缘一级的推论在生物学上并不特别有意义;在所谓的功能区域或节点组以及它们之间的连接方面,解释更有用;在神经成像文献中,这通常被称为“有识”的推论。然而,在功能区域上的集合导致信息大量丢失,准确性较低。另一个挑战是一个对象的边缘重量之间的关联性,这使得基于独立假设的推论不可靠。我们用线性混合效应模型来应对这两个挑战,该模型考虑到功能区域和边缘依赖性,同时仍然为避免信息损失而模拟个体边缘重量。该模型允许比较两种人群,如在功能区域一级和个体边缘一级的病人和健康控制,从而导致具有生物意义的解释。我们把这一模型与关于精神分裂症和健康控制的国家FMRI数据相匹配,获得与精神分裂症文献相一致的可解释的结果。

0
下载
关闭预览

相关内容

强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
会议交流 | IJCKG: International Joint Conference on Knowledge Graphs
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
24+阅读 · 2018年10月24日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
会议交流 | IJCKG: International Joint Conference on Knowledge Graphs
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员