論文の概要: Evaluating phase synchronization methods in fMRI: a comparison study and new approaches

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.10126v1
• Date: Mon, 21 Sep 2020 18:38:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2022-10-16 05:51:03.389241
• Title: Evaluating phase synchronization methods in fMRI: a comparison study and new approaches
• Title（参考訳）: fMRIにおける位相同期法の評価 : 比較研究と新しいアプローチ
• Authors: Hamed Honari (1), Ann S. Choe (2 and 3 and 4), Martin A. Lindquist (5) ((1) Department of Electrical and Computer Engineering, Johns Hopkins University, USA (2) F. M. Kirby Research Center for Functional Brain Imaging, Kennedy Krieger Institute, USA (3) International Center for Spinal Cord Injury, Kennedy Krieger Institute, USA (4) Russell H. Morgan Department of Radiology and Radiological Science, Johns Hopkins School of Medicine, USA (5) Department of Biostatistics, Johns Hopkins University, USA)
• Abstract要約: 異なる脳領域の信号間の関係を評価する一つの方法は、その位相同期(PS)を時間にわたって測定することである。 IPSは、時間分解fMRI接続の単一タイムポイント解像度を提供するため、最近人気を博している。 相対位相(CRP)のコサインを表すIPSフレームワークに新しいアプローチを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In recent years there has been growing interest in measuring time-varying functional connectivity between different brain regions using resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) data. One way to assess the relationship between signals from different brain regions is to measure their phase synchronization (PS) across time. There are several ways to perform such analyses, and here we compare methods that utilize a PS metric together with a sliding window, referred to here as windowed phase synchronization (WPS), with those that directly measure the instantaneous phase synchronization (IPS). In particular, IPS has recently gained popularity as it offers single time-point resolution of time-resolved fMRI connectivity. In this paper, we discuss the underlying assumptions required for performing PS analyses and emphasize the necessity of band-pass filtering the data to obtain valid results. We review various methods for evaluating PS and introduce a new approach within the IPS framework denoted the cosine of the relative phase (CRP). We contrast methods through a series of simulations and application to rs-fMRI data. Our results indicate that CRP outperforms other tested methods and overcomes issues related to undetected temporal transitions from positive to negative associations common in IPS analysis. Further, in contrast to phase coherence, CRP unfolds the distribution of PS measures, which benefits subsequent clustering of PS matrices into recurring brain states.
• Abstract（参考訳）: 近年、安静時機能磁気共鳴画像(rs-fmri)データを用いた、異なる脳領域間の時間変動機能接続の測定に関心が高まっている。 異なる脳領域の信号間の関係を評価する一つの方法は、その位相同期(PS)を時間にわたって測定することである。 このような分析を行う方法はいくつかあり、ここでは、PSメトリックとスライドウィンドウを併用して、窓位相同期(WPS)と呼ばれる手法と、瞬時位相同期(IPS)を直接測定する方法を比較する。 特にIPSは、時間分解fMRI接続の単一タイムポイント解像度を提供するため、最近人気を集めている。 本稿では,PS分析に必要な前提条件について議論し,有効な結果を得るためにバンドパスフィルタの必要性を強調する。 我々はPSを評価するための様々な手法をレビューし、相対位相(CRP)のコサインを表すIPSフレームワークに新しいアプローチを導入する。 我々は一連のシミュレーションを通して手法を対比し、rs-fMRIデータに適用する。 以上の結果から, CRPは他の試験方法よりも優れており, IPS解析に共通する正～負の関連性から未検出の時間的遷移に関連する問題を克服していることが示された。 さらに、位相コヒーレンスとは対照的に、CRPはPS尺度の分布を拡大し、PS行列の連続した脳状態へのクラスタリングを促進する。

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