Brain segmentation at different levels is generally represented as hierarchical trees. Brain regional atrophy at specific levels was found to be marginally associated with Alzheimer's disease outcomes. In this study, we propose an L1-type regularization for predictors that follow a hierarchical tree structure. Considering a tree as a directed acyclic graph, we interpret the model parameters from a path analysis perspective. Under this concept, the proposed penalty regulates the total effect of each predictor on the outcome. With regularity conditions, it is shown that under the proposed regularization, the estimator of the model coefficient is consistent in L2-norm and the model selection is also consistent. By applying to a brain structural magnetic resonance imaging dataset acquired from the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative, the proposed approach identifies brain regions where atrophy in these regions demonstrates the declination in memory. With regularization on the total effects, the findings suggest that the impact of atrophy on memory deficits is localized from small brain regions but at various levels of brain segmentation.


翻译:不同层次的脑分化一般以等级树为代表。 特定层次的脑区域萎缩被认为与阿尔茨海默氏病的结果略有关联。 在本研究中,我们提议对沿等级树结构的预测器进行L1型的正规化。 把树作为定向环形图,我们从路径分析角度解释模型参数。 在这个概念下, 拟议的惩罚调节了每个预测器对结果的总影响。 在正常状态下, 显示在拟议的正规化下, 模型系数的估算器在L2- 诺姆是一致的, 模型的选择也是一致的。 通过对从阿尔茨海默氏病神经构造倡议获得的脑结构结构磁共振成成成像数据集的应用, 拟议的方法确定了这些地区的脑部区域, 在这些区域的萎缩显示出记忆中的衰减。 在总体影响上, 调查结果显示, 萎缩对记忆不足的影响来自小的大脑区域, 在不同层次的脑分化中。

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