Functional magnetic resonance imaging (fMRI) has become one of the most common imaging modalities for brain function analysis. Recently, graph neural networks (GNN) have been adopted for fMRI analysis with superior performance. Unfortunately, traditional functional brain networks are mainly constructed based on similarities among region of interests (ROI), which are noisy and agnostic to the downstream prediction tasks and can lead to inferior results for GNN-based models. To better adapt GNNs for fMRI analysis, we propose TBDS, an end-to-end framework based on \underline{T}ask-aware \underline{B}rain connectivity \underline{D}AG (short for Directed Acyclic Graph) \underline{S}tructure generation for fMRI analysis. The key component of TBDS is the brain network generator which adopts a DAG learning approach to transform the raw time-series into task-aware brain connectivities. Besides, we design an additional contrastive regularization to inject task-specific knowledge during the brain network generation process. Comprehensive experiments on two fMRI datasets, namely Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD) and Philadelphia Neuroimaging Cohort (PNC) datasets demonstrate the efficacy of TBDS. In addition, the generated brain networks also highlight the prediction-related brain regions and thus provide unique interpretations of the prediction results. Our implementation will be published to https://github.com/yueyu1030/TBDS upon acceptance.


翻译:功能磁共振成像(fMRI)已成为大脑功能分析最常用的成像模式之一。 最近,为FMRI分析采用了图形神经网络(GNN),其性能优异。不幸的是,传统的功能脑网络主要基于利益区域(ROI)之间的相似性(ROI)建立,这些利益区域对下游预测任务而言是吵杂的和不可知的,可能导致基于GNN的模型的低效结果。为了更好地将GNN用于FMRI分析,我们提议TBDS,一个基于以下线的端对端框架。TBDS,一个基于以下线的端对端对端框架{B}下线{B}红线连接}下线{D}}AG(定向环绕图图的紧要线){DRUDR)的终极功能网络。TBDDS的关键部分是采用DAG学习方法将原始时间序列转换成任务感官大脑连接。此外,我们还将在脑网络生成过程中对特定任务知识的对比性接受度调整。关于两个FDICD-RISDR结果的系统数据分析系统的完整数据分析,也展示了两个FIDRDFIDFIDFI的系统生成结果。

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