論文の概要: Deep Representational Similarity Learning for analyzing neural
signatures in task-based fMRI dataset
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.02012v1
- Date: Mon, 28 Sep 2020 18:30:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-10-13 21:22:43.254127
- Title: Deep Representational Similarity Learning for analyzing neural
signatures in task-based fMRI dataset
- Title(参考訳): タスクベースfMRIデータセットにおけるニューラルシグネチャ解析のためのDeep Representational similarity Learning
- Authors: Muhammad Yousefnezhad, Jeffrey Sawalha, Alessandro Selvitella,
Daoqiang Zhang
- Abstract要約: 本稿では、表現類似度分析(RSA)の深部拡張であるDRSL(Deep Representational similarity Learning)を開発する。
DRSLは、多数の被験者を持つfMRIデータセットにおける様々な認知タスク間の類似性を分析するのに適している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 81.02949933048332
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Similarity analysis is one of the crucial steps in most fMRI studies.
Representational Similarity Analysis (RSA) can measure similarities of neural
signatures generated by different cognitive states. This paper develops Deep
Representational Similarity Learning (DRSL), a deep extension of RSA that is
appropriate for analyzing similarities between various cognitive tasks in fMRI
datasets with a large number of subjects, and high-dimensionality -- such as
whole-brain images. Unlike the previous methods, DRSL is not limited by a
linear transformation or a restricted fixed nonlinear kernel function -- such
as Gaussian kernel. DRSL utilizes a multi-layer neural network for mapping
neural responses to linear space, where this network can implement a customized
nonlinear transformation for each subject separately. Furthermore, utilizing a
gradient-based optimization in DRSL can significantly reduce runtime of
analysis on large datasets because it uses a batch of samples in each iteration
rather than all neural responses to find an optimal solution. Empirical studies
on multi-subject fMRI datasets with various tasks -- including visual stimuli,
decision making, flavor, and working memory -- confirm that the proposed method
achieves superior performance to other state-of-the-art RSA algorithms.
- Abstract(参考訳): 類似性分析は、ほとんどのfMRI研究において重要なステップの1つである。
表現的類似性解析(rsa)は、異なる認知状態によって生成される神経信号の類似性を測定することができる。
本稿では,多数の被験者を持つfMRIデータセットにおける様々な認知課題と,全脳画像などの高次元の類似性を分析するのに適した,RSAの深部拡張であるDep Representational similarity Learning(DRSL)を開発する。
以前の方法とは異なり、drslは線型変換やガウス核のような制限付き非線形核関数によって制限されない。
DRSLは、ニューラルネットワークを線形空間にマッピングするために多層ニューラルネットワークを使用し、各対象に対して個別にカスタマイズされた非線形変換を実装できる。
さらに、drslにおける勾配に基づく最適化を利用することで、最適な解を見つけるためにすべての神経応答ではなく、各イテレーションでサンプルのバッチを使用するため、大規模なデータセットの分析の実行時間を大幅に削減することができる。
視覚刺激, 意思決定, 味覚, 作業記憶など, 様々なタスクを持つ多目的fMRIデータセットの実証研究により, 提案手法が他の最先端RSAアルゴリズムよりも優れた性能を実現することを確認した。
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