論文の概要: STNAGNN: Data-driven Spatio-temporal Brain Connectivity beyond FC

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.12065v2
• Date: Tue, 08 Apr 2025 04:47:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-18 01:47:43.915517
• Title: STNAGNN: Data-driven Spatio-temporal Brain Connectivity beyond FC
• Title（参考訳）: STNAGNN:データ駆動型時空間脳結合性
• Authors: Jiyao Wang, Nicha C. Dvornek, Peiyu Duan, Lawrence H. Staib, Pamela Ventola, James S. Duncan,
• Abstract要約: 機能接続(FC)はROI接続を推定する最も一般的な方法である。 ECは方向性の代替案として提案されているが、正確に見積もるのは困難である。 データ駆動の代替手段として,S-Temporal Node Attention Graph Neural Network (STNN)を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.35032090865023
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In recent years, graph neural networks (GNNs) have been widely applied in the analysis of brain fMRI, yet defining the connectivity between ROIs remains a challenge in noisy fMRI data. Among all approaches, Functional Connectome (FC) is the most popular method. Computed by the correlation coefficients between ROI time series, FC is a powerful and computationally efficient way to estimate ROI connectivity. However, it is well known for neglecting structural connections and causality in ROI interactions. Also, FC becomes much more noisy in the short spatio-temporal sliding-window subsequences of fMRI. Effective Connectome (EC) is proposed as a directional alternative, but is difficult to accurately estimate. Furthermore, for optimal GNN performance, usually only a small percentage of the strongest connections are selected as sparse edges, resulting in oversimplification of complex brain connections. To tackle these challenges, we propose the Spatio-Temporal Node Attention Graph Neural Network (STNAGNN) as a data-driven alternative that combines sparse predefined FC with dense data-driven spatio-temporal connections, allowing for flexible and spatio-temporal learning of ROI interaction patterns.
• Abstract（参考訳）: 近年、グラフニューラルネットワーク(GNN)は脳のfMRI解析に広く応用されているが、fMRIデータではROI間の接続性を定義することが難しい。 あらゆる手法の中で、関数コネクトーム(FC)が最も一般的な方法である。 ROI時系列間の相関係数によって計算されたFCは、ROI接続を推定するための強力で計算的に効率的な方法である。 しかし、ROI相互作用における構造的結合や因果関係を無視したことはよく知られている。 また、fMRIの短時空間的スライディングウインドウ部分列では、FCの方がずっとうるさい。 方向性の代替として有効コネクトーム(EC)が提案されているが、正確に見積もるのは困難である。 さらに、最適GNN性能では、通常、最強接続のごく一部しかスパースエッジとして選択されず、複雑な脳の接続を単純化する。 これらの課題に対処するために、スパース事前定義されたFCと高密度なデータ駆動の時空間接続を組み合わせたデータ駆動の代替として、時空間ノード注意グラフニューラルネットワーク(STNAGNN)を提案する。

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