論文の概要: Learning Cross-Atlas Consistent Brain Disorder Representations via Disentangled Multi-Atlas Functional Connectivity Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.07026v1
- Date: Thu, 07 May 2026 23:14:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-11 19:43:38.6681
- Title: Learning Cross-Atlas Consistent Brain Disorder Representations via Disentangled Multi-Atlas Functional Connectivity Learning
- Title(参考訳): マルチアトラス関数接続学習によるクロスアトラス一貫性脳障害表現の学習
- Authors: Minheng Chen, Chao Cao, Jing Zhang, Tianming Liu, Dajiang Zhu,
- Abstract要約: 静止状態fMRIから導かれる機能接続(FC)は、大規模な脳ネットワークの変化を特徴づけるために広く用いられている。
既存のマルチアトラスアプローチはこの問題を部分的に緩和するが、比較的浅いレベルでアトラスに由来する特徴や予測を融合させることが多い。
多分岐表現学習フレームワークであるMulti-Atlas Disentangled Connectivity LEarning (MADCLE)を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 16.991703658819794
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Functional connectivity (FC) derived from resting-state fMRI is widely used to characterize large-scale brain network alterations in neurological and psychiatric disorders. However, FC construction critically depends on the choice of brain atlas, and different parcellations may emphasize distinct organizational features, leading to heterogeneous and sometimes inconsistent representations. Existing multi-atlas approaches partially alleviate this issue but often fuse atlas-derived features or predictions at a relatively shallow level, while single-atlas disentanglement methods do not explicitly address cross-atlas heterogeneity. We propose Multi-Atlas Disentangled Connectivity LEarning (MADCLE), a multi-branch representation learning framework that jointly encodes FC matrices derived from different brain atlases. Rather than introducing a single explicitly shared latent variable across parcellations, MADCLE learns atlas-wise disease-related representations and encourages them to be cross-atlas consistent through distributional alignment. Meanwhile, covariate-related and atlas-dependent residual factors are modeled separately using covariate similarity supervision, atlas-specific reconstruction, and decorrelation constraints, thereby reducing the leakage of non-disease and parcellation-dependent information into the disease-related embeddings. Experiments on the ADNI and ADHD-200 datasets suggest that MADCLE achieves competitive or improved performance compared with single-atlas baselines, multi-atlas GNN/Transformer models, and recent multi-atlas consistency frameworks. These results support the potential value of structured disentanglement for FC-based disorder identification under heterogeneous parcellation schemes.
- Abstract(参考訳): 静止状態fMRIから派生した機能的接続(FC)は、神経疾患や精神疾患における大規模な脳ネットワークの変化を特徴付けるために広く用いられている。
しかし、FCの構造は脳のアトラスの選択に大きく依存しており、異なるパーセレーションは異なる組織的特徴を強調し、不均一で時には矛盾する表現をもたらす可能性がある。
既存のマルチアトラスアプローチはこの問題を部分的に緩和するが、比較的浅いレベルでアトラスに由来する特徴や予測を融合させることが多い。
多分岐表現学習フレームワークであるMulti-Atlas Disentangled Connectivity LEarning (MADCLE)を提案する。
MADCLEは、パーセレーションにまたがって明示的に共有された潜伏変数を導入するのではなく、アトラス病に関連する表現を学習し、分散アライメントを通じてそれらを横断アトラスにすることを奨励する。
一方、共変量関連およびアトラス依存性残留因子は、共変量類似性監視、アトラス特異的再構成、デコリレーション制約を用いて別々にモデル化され、疾患関連埋め込みへの非解離およびパーセレーション依存性情報の漏洩を減少させる。
ADNIとADHD-200データセットの実験から、MADCLEはシングルアトラスベースライン、マルチアトラスGNN/Transformerモデル、最近のマルチアトラス一貫性フレームワークと比較して、競争力や性能の向上を実現していることが示唆されている。
これらの結果は、不均一なパーセレーションスキームの下でのFCベースの障害識別のための構造的不整合の潜在的価値を支持する。
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