In medical imaging studies, a topic of central interest is the association analysis of massive imaging data with covariates of interest. The difficulty arises from the ultrahigh imaging dimensions, heterogeneous noises, and limited number of training images. To address these challenges, we propose a novel and conceptually straightforward neural network-based image-on-scalar regression model, in which the spatially varying functions of the main effects, individual deviations, and noise variances are all constructed through neural networks. Compared with existing methods, our method can identify a wider variety of spatial patterns, better captures the individual-wise heterogeneity, and is less affected by a small number of individuals. We provide estimation and selection algorithms with theoretically guaranteed asymptotic properties when the number of voxels grows faster than the number of individuals. We demonstrate the efficacy of our method through extensive simulation studies and the analysis of the fMRI data in the Autism Brain Imaging Data Exchange study and the Adolescent Brain Cognitive Development study.


翻译:在医学成像研究中,一个引起中心关注的主题是对大型成像数据进行连带分析,具有共同兴趣,其困难来自超高成像尺寸、多种噪音和有限的培训图像。为了应对这些挑战,我们提出了一个新颖的、概念上直截了当的神经网络图像在天体上回归模型,在模型中,主要效应、个人偏差和噪音差异在空间上的不同功能都是通过神经网络构建的。与现有方法相比,我们的方法可以确定更广泛的空间模式,更好地捕捉个人明智的异质性,并较少受少数个人的影响。当毒菌数量增长快于个人数量时,我们提供具有理论上有保障的无症状性估算和选择算法。我们通过广泛的模拟研究以及分析自闭脑成像数据交换研究和青少年脑细胞发育发展研究中FMRI数据来展示我们方法的功效。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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