基于fMRI数据自适应加权的脑功能网络分析与应用

来源 :聊城大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dzflying
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
脑功能网络(BFN)分析已经成为揭示大脑内在组织模式和探索神经心理疾病及其生物标志物的重要途径,并且在临床应用上表现出越来越大的潜力.这也使得构建或从数据中学习高质量的BFN成为一个非常重要和值得关注的问题.虽然近年来研究者们已提出了诸如Pearson相关、稀疏表示等一系列构建BFN的方法,但是由于实际观测到数据(如功能磁共振成像,简称fMRI)中包含大量噪声或伪影,往往导致所估计的BFN极不可靠.因此,在构建BFN之前,通常需要使用复杂的预处理流程来改善数据质量.常用的预处理步骤之一是数据清理,旨在根据头部运动的幅度从fMRI时间序列中删除“不良”信号.尽管此类清洗操作有一定效果,但简单地删除“不良”信号不仅会显著降低统计功效,并且致使不同受试者信号长度各异,进而在BFN估计中引入偏差.另外,传统的数据清洗完全独立于后续的BFN估计任务,不能保证移除的信号一定是无用的(反之,也无法确保剩余的信号一定有用).为了解决传统数据清洗中直接删除信号点导致的一系列问题,本文提出了fMRI信号加权的全新解决方案,并对此展开了深入研究.首先,提出了一种基于逐帧位移(Frame-wise displacement,FD)值的fMRI信号加权策略,并基于此设计了新型的BFN估计方法.该方法不仅降低了传统清洗方案中阈值选取的难度,而且为后续BFN估计模型中数据清理提供了更为灵活的框架.其次,针对FD参数难以估计或者估计不可靠等问题,进一步优化了fMRI加权学习框架,通过交替优化算法实现BFN估计和fMRI数据加权,使得新开发的算法可自适应地对信号进行加权的同时,完成BFN估计.最后,为验证所提算法和框架的有效性,我们将所估计的BFN应用于阿尔茨海默病的早期诊断任务.实验结果表明,相对于传统基准方法,我们构建的BFN可以显著提高最终的诊断精度,并能发现有潜在价值的生物标记物.
其他文献
《普通高中生物学课程标准(2017版)》指出,生物学课程应注重学生个人生活的需要以及适应未来社会的发展,从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的学科核心素养。在高中生物学开展模型教学的过程中,学生能利用归纳与概括、模型与建模、创造性思维等方法解决问题,有利于学生发展科学思维、深入科学探究的过程、建构生物学概念,对发展与培养学生的核心素养具有积极意义。运用文献研究法发现,核心素养背景
学习数学就意味着解题。教材习题是数学教学内容的重要组成部分,教材习题的认知水平是教师选择习题、把握训练难度进行教学的重要依据。现在中学数学教学是一个标准多版本教材,所以,教材习题的认知水平需要研究,不同版本的习题的认知水平比较也是一个值得研究的课题。本文以顾泠沅的数学认知水平分析框架为依据,对北师版与青岛版初中数学教材“函数部分”的习题进行比较。发现:青岛版数量比北师版略多,二者习题数量与世界其他
STEM是科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),数学(Mathematics)四门学科英文首字母的缩写,STEM教育可以培养学生综合运用科学、技术、工程和数学四门科目解决实际问题的能力,其核心特征为跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性以及技术增强性,在STEM教育理念的指导下可以更好地培养学生综合素养和实践能力。本文在研究S
思维导图是一种思维形象化的表示方法,在教学过程中应用思维导图,将思维的逻辑性、知识的整合性、学生的综合发展性以视觉形象化文图展现的形式融为一体,有利于促进学生学习方式的转变,引导学生的创造性思维,提高学生的综合能力,体现了《普通高中化学课程标准(2017版)》明确指出的发展学生核心素养的基本理念。因此,研究思维导图在高中化学教学中的应用具有现实意义,在课前预习、课堂教学、课后复习等环节应用思维导图
《北京大學藏西漢竹書(肆)》收錄《妄稽》《反淫》兩篇漢代賦體文獻,其中《妄稽》講述了壹位西漢時醜女妄稽妒恨其夫周春的美妾虞士,百般折磨虐待虞士,最終妄稽身患惡疾,臨死前反省自己妒行的故事。《反淫》全篇以魂魄二元對話,內容十分類似傳世文獻漢代枚乘的作品《七發》,包括聽琴、登臺遊觀、射禦、校獵、滋味美食、宴歡、美人進禦及要言妙道等內容。《妄稽》現存竹簡107枚,2700余字,殘缺文字較多;《反淫》現存
随着社会的发展以及新课程改革的推行,我国教育逐渐由知识本位转为学生本位。《义务教育生物学课程标准(2011年版)》中指出,初中生物学课程着重培养学生的生物学科学素养,为学生的发展和未来社会生活打下坚实基础。生活化教学从教学最根本的目的出发,将理论知识与生活世界联系起来进行教学,重视学生的全面发展。本文研究初中生物学生活化教学现状,符合新课改的要求,对学生生物学科学素养的培养具有积极的推动作用。具体
21世纪以来,“以学生为中心”的理念越来越受到教育界的高度重视。近几年来,基于该理念涌现出了越来越多的新型教学模式,“对分课堂”就是其中之一,它以自身独特的教学流程安排,彻底颠覆了传统的讲授式教学,是中国本土化、全新化的教学模式。经实践,该模式可以有效凸显学生的主体地位,促进教学质量的提升。数学作为一切学科的基础,对学生的学习和发展起着至关重要的作用。而数学概念又是数学知识的基础,它不仅是建立理论
数学核心素养已经成为当前中国数学教育的一个热词,逐渐成为数学课堂教学改革、考试评价制度改革、衡量数学教学目标的关键依据,是下一步进行数学课程设计、开发和实践的长远目标。在当前数学核心素养这一大背景下,为了落实新课标的要求,对数学核心素养的理解和如何在小学数学教学中培养学生的数学核心素养,成为一线教师及教育研究者需要思考和探讨的重要问题。数学教学设计为后续一切的数学教学活动提供科学的行动纲领,将数学
依据《普通高中生物学课程标准(2017年版)》(以下简称“新课程标准”),编写并出版了人民教育出版社(简称“人教社”)2019年版教材。结合新课程标准的要求,对人教社2019年版和2007年版普通高中生物学《分子与细胞》(必修1)(以下分别简称“新、旧教材”)进行了比较研究,为今后修订教材以及生物学教师更好地利用新教材、有效地提高教学质量提供参考。通过与高中生物学教师访谈、教材比较研究、文献研究等
“知识爆炸”时代,使得每一个人都面临生存和发展的挑战,终身学习成为社会发展的必然要求。具备自学能力是参与终身学习的基础,因而关于学生自学能力的培养显得尤为重要。“学案导学”教学模式是以学案为载体,以导学为方法,师生共同合作探究完成教学任务的一种教学模式。随着新课程改革的不断推进,教学由重视教师的“教”向重视学生的“学”过渡,“学案导学”教学模式和“初中生数学自学能力培养”逐渐成为中国基础教育的热点