解释休息状态功能连接数据的基于深度学习的表示:专注于解读自闭症谱系障碍中的非线性模式
bioRxiv : the preprint server for biology
|September 25, 2023
概括
本研究引入了可解释的变异自编码器 (VAE) 来解释自闭症谱系障碍 (ASD) 中的静止状态功能连接 (rsFC) 模式. 潜在贡献得分揭示了ASD和对照人群之间大脑网络的差异.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 机器学习 机器学习
- 精神疾病 精神疾病
背景情况:
- 休息状态功能磁共振成像 (rs-fMRI) 提供了关于精神疾病中大脑组织的见解.
- rs-fMRI数据的高维度需要减少机器学习的维度.
- 变化自编码器 (VAE) 从rs-fMRI中提取低维的潜在表示,但解释仍然具有挑战性.
研究的目的:
- 开发可解释的VAE模型来解释rs-fMRI数据.
- 测试这些模型在自闭症谱系障碍 (ASD) 中的实用性.
- 为了应对在rs-fMRI分析中解释潜伏表示的挑战.
主要方法:
- 包括1150名参与者 (601名健康人群,549名自闭症患者).
- 使用Power atlas (264ROI) 从rs-fMRI数据中提取功能连接矩阵.
- 以无监督的方式培训VAE,并引入隐藏贡献分数用于解释.
主要成果:
- 无论是ASD还是控制组,都共享了顶级网络连接,有助于潜伏组件.
- 隐藏的0是由休息状态功能连接 (rsFC) 在两个组的腹部注意力网络驱动的.
- 在ASD和对照者之间,在腹部注意力网络 (隐性0) 和感官/体力运动网络 (隐性2) 中,发现了潜在贡献得分的显著差异.
结论:
- 引入了潜在贡献得分,以解释VAE识别的非线性模式.
- 评分捕捉了相对于潜伏表示的rsFC特征的变化.
- 能够实现可解释的深度学习,以了解ASD神经机制.
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