过度数据匿名化在 fMRI 中削弱了个体精确度并削弱了脑-行为关联
应用统计
2026-03-10 v1
摘要
在 fMRI 中屏蔽高运动体积是常见做法，以减少头部运动对功能连接（FC）的影响。尽管激进屏蔽会去除更多噪声，但会造成大量数据丢失，形成一种可能最终改善或恶化 FC 准确性的权衡。我们评估了屏蔽对 FC 估计及下游脑-wide 关联研究（BWAS）的影响。我们利用来自 Human Connectome Project（HCP）Retest 数据集中广泛采样的受试者，确立个体“ground truth” FC，并评估来自 5-30 分钟扫描的 FC 准确性。我们发现屏蔽会降低 FC 准确性，激进屏蔽对具有平均以上运动的受试者尤其有害。在这些受试者中，激进屏蔽使 30 分钟经 ICA-FIX 去噪的扫描 FC 准确性降低 30%，而使用常规混杂变量回归去噪的扫描降低 3%。这些效应反映出大量数据丢失（34%）的程度，超过了相对适度的噪声降低：ICA-FIX 为 7%，混杂变量回归为 18%。若要补偿这一点，需要显著延长扫描时间（混杂变量回归 62%；ICA-FIX 76%），从而推高数据收集预算。引入重复测量框架以分离运动特质与伪影，我们发现标准 QC 指标主要由运动特质主导，高估运动偏差，而这种偏差通过较不激进的屏蔽方式有效缓解。最后，我们利用来自近 1000 名 HCP 受试者的数据，表明不可靠的 FC 大幅削弱 BWAS 相关性：在最佳条件下（较长 ICA-FIX 扫描无屏蔽）削弱约 30%，但在短时间、激进屏蔽的扫描中超过 75%。我们的发现支持使用先进去噪方法、限制屏蔽、收集更长扫描时间以最大化 FC 和 BWAS 的保真度。
引用
@article{arxiv.2603.07380,
title = {Excessive data censoring in fMRI undermines individual precision and weakens brain-behavior associations},
author = {Amanda Mejia and Joanne Hwang and Damon Pham and Stephanie Noble and Theodore D. Satterthwaite and Thomas E. Nichols and B. T. Thomas Yeo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.07380},
year = {2026}
}