Recently, graph neural networks (GNNs) have shown success at learning representations of brain graphs derived from functional magnetic resonance imaging (fMRI) data. The majority of existing GNN methods, however, assume brain graphs are static over time and the graph adjacency matrix is known prior to model training. These assumptions are at odds with neuroscientific evidence that brain graphs are time-varying with a connectivity structure that depends on the choice of functional connectivity measure. Noisy brain graphs that do not truly represent the underling fMRI data can have a detrimental impact on the performance of GNNs. As a solution, we propose Dynamic Brain Graph Structure Learning (DBGSL), a novel method for learning the optimal time-varying dependency structure of fMRI data induced by a downstream prediction task. Experiments demonstrate DBGSL achieves state-of-the-art performance for sex classification using real-world resting-state and task fMRI data. Moreover, analysis of the learnt dynamic graphs highlights prediction-related brain regions which align with existing neuroscience literature.


翻译:最近,图形神经网络(GNNS)在学习从功能磁共振成像(fMRI)数据中得出的脑图的显示方面表现出成功。但是,现有的大多数GNN方法假设脑图是长期静止的,而图对称矩阵在模型培训之前是已知的。这些假设与神经科学证据不符,神经科学证据表明脑图与连接结构的时间变化取决于功能连接测量的选择。不真正代表功能磁共振成像(FMRI)数据下方的神经脑图可能对GNS的性能产生有害影响。作为一种解决办法,我们提出动态脑图结构学习(DBGSL),这是学习由下游预测任务引发的FMRI数据的最佳时间变化依赖结构的一种新颖方法。实验表明DBGSL在使用真实世界的休息状态和任务FMRI数据进行性分类方面达到了最新水平的性表现。此外,对所学过的动态图的分析突出了与现有神经科学文献相一致的预测相关的脑区域。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
238+阅读 · 2020年4月19日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Multi-armed Bandit Learning on a Graph
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月20日
Arxiv
21+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
56+阅读 · 2021年5月3日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关论文
Multi-armed Bandit Learning on a Graph
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月20日
Arxiv
21+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
56+阅读 · 2021年5月3日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员