Multimodal imaging has transformed neuroscience research. While it presents unprecedented opportunities, it also imposes serious challenges. Particularly, it is difficult to combine the merits of interpretability attributed to a simple association model and flexibility achieved by a highly adaptive nonlinear model. In this article, we propose an orthogonal statistical inferential framework, built upon the Neyman orthogonality and a form of decomposition orthogonality, for multimodal data analysis. We target the setting that naturally arises in almost all multimodal studies, where there is a primary modality of interest, plus additional auxiliary modalities. We successfully establish the root-$N$-consistency and asymptotic normality of the estimated primary parameter, the semi-parametric estimation efficiency, and the asymptotic honesty of the confidence interval of the predicted primary modality effect. Our proposal enjoys, to a good extent, both model interpretability and model flexibility. It is also considerably different from the existing statistical methods for multimodal data integration, as well as the orthogonality-based methods for high-dimensional inferences. We demonstrate the efficacy of our method through both simulations and an application to a multimodal neuroimaging study of Alzheimer's disease.


翻译:多式成像改变了神经科学研究。它带来了前所未有的机会,但也带来了严峻的挑战。特别是,很难将简单的联合模式和高度适应性非线性模型所实现的灵活性所带来的可解释性优点结合起来。在本条中,我们提出了一个以内曼正方形和一种分解性或分解性形式为基础、用于多式联运数据分析的正方位统计推断框架。我们的目标是几乎所有多式联运研究中自然产生的环境,这些研究中存在一种主要的感兴趣模式,以及额外的辅助模式。我们成功地建立了估算主要参数的根值-N$一致性和无损性常态,半参数估计效率,以及预测主要模式效应信任期的无孔值诚实度。我们的建议在相当程度上享有模型可解释性和模型灵活性,也与现有的多式联运数据整合统计方法以及高度推论的或分解性方法大不相同。我们展示了我们方法的功效,既通过模拟,又通过对神经元系统疾病的应用。

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