通过拓扑数据分析揭示受虐待儿童脑白质拓扑结构的改变
神经元与认知
2023-11-16 v3
摘要
童年受虐待可能对脑发育产生不利影响,并进而影响成年期的行为、情绪和心理模式。在本研究中,我们提出一种分析流程,用于建模受虐待儿童与典型发育儿童脑白质拓扑结构的改变。我们执行拓扑数据分析(TDA)以评估儿童脑白质结构协变网络全局拓扑的改变。我们使用 TDA 中的代数技术——持续同调,来分析由结构磁共振成像(MRI)和扩散张量成像(DTI)构建的脑协变网络中的拓扑特征。我们基于 Wasserstein 距离开发了一个统计推断新框架,以评估观测拓扑差异的显著性。在将受虐待儿童与典型发育对照组比较中使用这些方法,我们发现受虐待可能提高白质结构的同质性,从而诱导结构协变中更高的相关性;这反映在拓扑轮廓中。我们的发现强烈提示 TDA 可成为建模脑改变拓扑结构的宝贵框架。本研究使用的 MATLAB 代码和处理后数据可在 https://github.com/laplcebeltrami/maltreated 找到。
引用
@article{arxiv.2304.05908,
title = {Altered Topological Structure of the Brain White Matter in Maltreated Children through Topological Data Analysis},
author = {Moo K. Chung and Tahmineh Azizi and Jamie L. Hanson and Andrew L. Alexander and Richard J. Davidson and Seth D. Pollak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.05908},
year = {2023}
}