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Efficient Deep Learning Models for Predicting Individualized Task Activation From Resting-State Functional Connectivity
DOI:10.1002/hbm.70557.png)
摘要
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深度学习模型已展现出从静息态功能磁共振成像预测任务诱发的脑激活的潜力,为无需任务数据的个性化脑图谱绘制提供了途径。本研究系统评估了提升此类模型效率与可扩展性的架构策略。使用人类连接组计划的数据,我们复现了BrainSurfCNN框架,并引入两种扩展:BrainSERF,通过squeeze-and-excitation模块融入通道注意力机制;以及BrainSurfGCN,一种基于图模型,利用皮层网格拓扑进行高效信息传递。在空间相关性、Dice评分、Dice AUC和被试识别准确率等多重评估指标下,所有模型均达到可比的预测性能。尽管准确率相似,所提模型各有优势:BrainSERF在捕捉个体特异性特征上略有提升,而BrainSurfGCN在模型尺寸和训练时间上实现显著缩减,凸显了性能与计算效率间的有利权衡。除架构比较外,我们还探究了驱动预测准确率变异的因素。研究发现,行为任务表现、静息态数据质量以及任务激活的个体间变异性共同限制了预测保真度。特别是信号可靠性较低、变异性较高的对比任务在所有模型中均表现出可预测性降低。综合来看,这些发现表明整合拓扑和功能结构先验可提升深度学习模型的效率而无需牺牲准确率,同时强调预测性能本质上受限于基础神经信号的可靠性。
Keyword:
deep learning
functional MRI
resting-state
task contrast
AI总结
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期刊
IF:
3.3
论文数:
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被引数:
2.6W
机构
引用论文
Task-induced brain connectivity promotes the detection of individual differences in brain-behavior relationships
NeuroImage
IF0
Visualising inter-subject variability in fMRI using threshold-weighted overlap maps
SCIENTIFIC REPORTS
IF3.9

