基于彈性網(wǎng)的年齡及智商預(yù)測研究.pdf

1、以結(jié)構(gòu)磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)和功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)為代表的磁共振影像技術(shù)可以在無創(chuàng)條件下獲取人腦結(jié)構(gòu)及功能信息?，F(xiàn)代機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)使得我們可以基于已知樣本的磁共振影像和認(rèn)知指標(biāo)習(xí)得“經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀?，進(jìn)而基于未知樣本的磁共振影像依照該模型對

2、該未知樣本的認(rèn)知指標(biāo)作出定量評估。也即通過神經(jīng)影像技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的合理交叉，有望實現(xiàn)對個體生理及認(rèn)知指標(biāo)的客觀精準(zhǔn)評估。
　　彈性網(wǎng)(E-Net)是有效的回歸分析方法，該方法能夠在原數(shù)據(jù)空間對數(shù)據(jù)進(jìn)行稀疏表達(dá)，所以無需特征選擇就可以直接得到預(yù)測模型。本研究中，我們基于人腦的靜息狀態(tài)fMRI圖像和DTI圖像，結(jié)合彈性網(wǎng)方法，開展對個體年齡及智商的預(yù)測研究。具體工作如下:
　　(1)基于靜息態(tài)fMRI的成人年齡預(yù)測?；?3

3、名18到45歲成年樣本的靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)，提取每個樣本多感興趣區(qū)兩兩之間的功能連接作為特征，結(jié)合彈性網(wǎng)方法構(gòu)建年齡預(yù)測模型。留一法交叉驗證的結(jié)果表明預(yù)測值和真實值的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.78。
　　(2)基于DTI的成人年齡預(yù)測?；?11名18到55歲的成年樣本的DTI數(shù)據(jù)，提取每個樣本各向異性指標(biāo)(FA)、平均擴(kuò)散率(MD)、軸向擴(kuò)散率(AD)、徑向擴(kuò)散率(RD)等參數(shù)作為特征，結(jié)合彈性網(wǎng)方法構(gòu)建年齡預(yù)測模型。留一法交叉驗證的結(jié)果

4、表明預(yù)測值和真實值的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.87。
　　(3)基于靜息態(tài)fMRI的成年人智商預(yù)測?；?6名成人樣本的靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)，提取多感興趣區(qū)之間的功能連接作為特征，結(jié)合彈性網(wǎng)方法構(gòu)建智商預(yù)測模型。留一法交叉驗證的結(jié)果表明預(yù)測值和真實值的相關(guān)系數(shù)為0.64。
　　本研究的創(chuàng)新意義在于:1）發(fā)現(xiàn)成人腦功能及結(jié)構(gòu)的變化強(qiáng)度足以解析個體年齡，這一結(jié)果提示即使是基于正常成人樣本的腦功能及結(jié)構(gòu)研究，年齡因素的影響也是不容忽視的;2）