Functional connectivity network (FCN) data from functional magnetic resonance imaging (fMRI) is increasingly used for the diagnoses of brain disorders. However, state-of-the-art studies used to build the FCN using a single brain parcellation atlas at a certain spatial scale, which largely neglected functional interactions across different spatial scales in hierarchical manners. In this study, we propose a novel framework to perform multiscale FCN analysis for brain disorder diagnosis. We first use a set of well-defined multiscale atlases to compute multiscale FCNs. Then, we utilize biologically meaningful brain hierarchical relationships among the regions in multiscale atlases to perform nodal pooling across multiple spatial scales, namely "Atlas-guided Pooling". Accordingly, we propose a Multiscale-Atlases-based Hierarchical Graph Convolutional Network (MAHGCN), built on the stacked layers of graph convolution and the atlas-guided pooling, for a comprehensive extraction of diagnostic information from multiscale FCNs. Experiments on neuroimaging data from 1792 subjects demonstrate the effectiveness of our proposed method in the diagnoses of Alzheimer's disease (AD), the prodromal stage of AD (i.e., mild cognitive impairment [MCI]), as well as autism spectrum disorder (ASD), with accuracy of 88.9%, 78.6%, and 72.7% respectively. All results show significant advantages of our proposed method over other competing methods. This study not only demonstrates the feasibility of brain disorder diagnosis using resting-state fMRI empowered by deep learning, but also highlights that the functional interactions in the multiscale brain hierarchy are worth being explored and integrated into deep learning network architectures for better understanding the neuropathology of brain disorders.


翻译:功能连接网络(FCN) 功能性磁共振成像(fMRI) 的功能性磁共振成像(FCN) 数据正越来越多地用于诊断大脑失常。然而,我们使用最新技术研究,使用某种空间尺度的单一脑包状图谱构建FCN,这在很大程度上忽视了不同空间空间尺度的功能互动。在这个研究中,我们提出了一个新框架,用于进行多层的磁共振成像分析脑疾病诊断。我们首先使用一套定义明确的多尺度多尺度的多尺度图集来计算多尺度FCN。然后,我们利用多尺度图集中各区域具有生物意义的大脑等级关系,在多个空间尺度的图集中进行节点集合,即“阿特拉斯导集合 ” 。因此,我们提议了一个多尺度的基于高层次的高度结构图谱结构网络(MAHGCN),在图解变异变和图集集合中,为了全面提取多尺度FCNSCN的诊断信息,我们从1792个科目中进行有生命意义的实验,从179个主题中进行神经测数据实验,展示了我们提议的多尺度的大脑诊断分析结构诊断结构分析的效益分析的效益,,在分析中,在分析中也算中展示了系统化了系统分析系统分析系统分析系统分析系统化的精精度的精度的精度的精度, 。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10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
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18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 · 2015年12月31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
1+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 · 2008年12月31日
Directional Graph Networks
Arxiv
27+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18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
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31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
1+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 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员