基于静息状态fMRI的个体智商预测研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luzb2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
智商是衡量个体认知能力的重要指标,与大脑功能密切相关,其客观有效的度量不仅具有科学意义,还具有一定的实用价值。静息态磁共振成像(f MRI)技术根据血氧水平依赖(BOLD)信号来获取大脑自发活动,其无创性、时间和空间分辨率高以及不同样本之间的可比性使得该技术在脑功能研究领域得以广泛应用。随着机器学习技术的进步,基于静息态f MRI客观测定智商成为了领域内的热点课题。基于静息态f MRI的智商客观预测研究还存在着诸多不足:(1)现有的研究大多忽略了人脑网络的拓扑结构特征,且针对脑网络拓扑结构设计的BrainNetCNN的输入不符合人脑网络是无标度网络的特性;(2)当前研究多是基于单一模板进行预测;(3)现有的研究多是基于时间平稳性假设提取特征。为此,本研究基于HCP1200数据集的991个样本的静息态f MRI图像开展了如下三项研究工作,以实现对个体流体智商、晶体智商和总智商更为有效的预测:(1)基于稀疏BrainNetCNN的个体智商预测。针对人脑网络并非是全连接网络的问题,本文提出构建稀疏BrainNetCNN用于智商的个体化预测,即仅选择强的功能连接作为BrainNetCNN的输入。实验结果表明,与不进行稀疏化的原模型相比,基于稀疏BrainNetCNN进行个体智商预测时,流体智商、晶体智商和总智商的预测精度均有所提升。(2)基于多模板学习的个体智商预测。为充分利用不同模板之间提供的互补脑功能信息,本研究基于100、200、300个感兴趣区(ROI)的模板,分别使用基于特征简单连接和基于集成学习策略的多模板学习方法进行个体智商预测。实验结果表明:多模板学习方法要优于单模板学习方法;基于集成学习策略的多模板学习要优于基于特征简单连接的多模板学习;深度模型的表现要优于浅层模型。(3)基于动态功能连接的个体智商预测。为捕捉人脑功能网络的动态变化,本研究提取了动态功能连接的在时间维度上的均值和方差作为特征,开展了智商的个体化预测。实验结果表明:基于动态属性特征可以实现智商的个体化预测,但预测精度较静态功能连接要低;融合动态属性特征和静态功能连接也不能有效提升智商的预测精度。这些结果提示,在智商预测方面,静态功能连接可能是个体脑功能更为稳定可靠的描述方式。综上所述,本研究的贡献在于:(1)在BrainNetCNN中引入稀疏性,实现了对个体智商更为精准地预测;(2)利用多模板提取互补的脑功能特征,进一步提升了智商的预测精度;(3)尝试利用人脑功能网络的动态属性特征进行智商的客观预测。
其他文献
对于200km/h及以上客货共线铁路,由于客货速度差大、轴重差别大等特点,轨道系统的振动强度随之增加,从而加速轨道设备的变形和破坏进程,降低轨道结构的使用寿命。随着通过总重的不断提升,还会造成钢轨磨耗加剧、运输风险增加等问题。若采取“动货不见面”的形式完成客货运输,或者旅客列车降速后与货物列车共线运行,则线路能力不能得到充分利用,无法最大限度发挥铁路的经济效益。因此对200km/h及以上客货共线铁
随着互联网的快速发展,人们的生活变得越来越丰富,办公如今慢慢的向自动化发展,人力也在不断地减少,效率也在不断的提高,随之而来的电商平台也孕育而生。然而,如今电子商务平台发展自身复杂性在不断地增加,过去传统的架构模式的缺点也显现出来,这些缺点在不断增加的需求面前变得越来越明显,电子商务平台功能多样化、软件的可维护性和水平扩展性在软件的开发中越来越重,也倒逼着软件开发的框架和技术在不断地创新。为了满足
随着我国经济由快速发展转为高质量发展,商贸流通业逐渐向规模化、信息化、便捷化和国际化方向发展,商贸物流服务也日趋专业化。专业市场与物流之间的互动发展,逐步带动了主要服务于商贸流通业的商贸服务型物流园区发展建设。作为近年来我国重点建设的物流园区类型,构建高效多元的经营发展模式在提高商贸流通业、降低物流成本上发挥至关重要的作用。而现阶段商贸服务型物流园区虽发展迅速但仍存在许多问题,缺乏相关较为成熟的理
场景图生成是计算机视觉领域的重要研究方向,很多的研究学者不断探索和研究针对图像深度理解领域中的问题。为了加深对图像理解的研究,在目标识别、图像字幕、视觉问答以及自然语言处理等研究基础下,场景图生成任务逐渐成为一个当前计算机视觉领域和自然语言处理相结合的热点研究课题。场景图生成任务要求丰富而高级的语义理解,这对机器来说是一个巨大的挑战。为了提升场景图生成模型的质量,本文针对场景信息利用不充分和在数据
随着城市化阶段的快速发展,城市土地扩张吸引了大量人口,带动了交通设施的建设规模,城市交通展现出出行需求快速增长的特征,而高速的发展和与日俱增的交通需求极易出现供需不平衡现象,造成交通拥堵、环境污染等城市交通病。因此在交通治理问题中,人们需要更加注重交通系统内部的协调,同时抓住信息化时代城市交通发展的新机遇,用信息化手段分析挖掘居民的出行特征。交通出行方式的识别是居民出行研究内容的一部分,在以GPS
在新冠疫情和直播行业竞争日益激烈的大背景下,差异化、垂直领域成为了主流直播厂商的核心战略。作者所在的字节跳动直播团队在2020年初开始发力音频类直播,直播K歌作为一种教育成本低、受众广的模式由此诞生。从产品功能的角度来看,本文所提到的直播K歌/KTV歌房系统中,包含9个业务功能,分别为直播K歌资源管理功能、直播K歌歌曲管理功能、直播K歌歌曲演唱功能、直播K歌音效功能、直播K歌听歌功能、KTV歌房资
随着我国货物运输结构调整的稳步推进和铁路货物运输能力的逐步释放,铁路集装箱运输逐渐凸显出铁路运输和集装箱运输的双重优势,愈发受到中国国家铁路集团有限公司的重视。现阶段国内主流铁路集装箱型为20英尺国际标准集装箱,但该箱型在我国内陆地区流通时存在较严重的容积和载重能力浪费,因此20英尺35吨通用集装箱被开发并投入市场,相比于20英尺国际标准集装箱,20英尺35吨通用集装箱具有能够充分利用箱体容积和载
铁是人体内重要的微量元素,也是人体生理环境中最丰富的过渡金属元素。Fe3+和Fe2+在人体的生物过程中起着重要作用,当人体摄入铁离子过多或缺乏时会导致各种疾病。因此,高效、便捷对Fe3+和Fe2+进行选择性识别与检测,具有重要意义。使用荧光探针是一种非常简单有效的金属离子识别方法。含四苯乙烯结构单元的荧光探针,由于具有聚集诱导发光效应而被广泛应用于金属离子的识别当中。本文以四苯基乙烯为原料,设计并
为了应对国外对我国能源的限制,国家大力推动电动汽车的发展,同时大批量的车用动力电池逐渐淘汰,车用动力电池退役后仍然具有大约80%左右的容量,将其筛选分类后可用于对电池性能要求不高的其他领域,可以最大化锂离子电池的全生命周期价值。锂离子电池应用场景广泛,导致退役电池出现较大的不一致性,直接成组使用会造成一定程度上的安全问题。本文以梯次利用电池的筛选与筛选后梯次利用电池的综合性能评估方法为研究内容,主
简历大多以非结构化文本的形式存在,且数量众多。从此类简历文本中准确提取结构化信息,具有广泛的用途,可以为信息检索、关联分析、数据匹配等诸多上游应用提供基础。简历信息抽取方法大多基于规则和模版的方式,通过人工定制规则对特定的信息进行抽取。在大数据量情况下,此类方法存在成本高、效率低、灵活性差等问题。基于传统机器学习的方法虽然可以一定程度上减少人工成本,但过于依赖特征工程。本文针对这些问题进行研究,采