频率分辨的动态功能连接与尺度不变的连接状态行为
神经元与认知
2015-11-04 v1
摘要
研究功能连接的时间变异性是连接组学中的一个新兴领域。通过对静息态 fMRI (rs-fMRI) 时间序列应用滑动窗口技术进入动态功能连接正是源于该主题。我们借助多元经验模态分解 (MEMD) 并结合滤波器组研究，引入了频率分辨的动态功能连接 (frdFC)。我们通过将滑动窗口方法应用于 MEMD 产生的本征模态函数 (IMFs) 以最典型的形式发展了我们的方法。我们探索了两种修正：通过用瞬时幅度对 IMFs 归一化得到的均匀幅度频率尺度，以及累积尺度。通过利用静息态参数中已确立的尺度不变性概念，我们比较了我们的 frdFC 方法。总体而言，我们发现 MEMD 能够生成用于执行 frdFC 的时间序列，并且我们发现连接状态的结构在频率尺度上稳健，甚至随着频率降低变得更加明显。这种尺度稳定性随应用 k-means 时提取的聚类数量而变化。我们发现从 k = 4 到 k = 5 个提取的连接状态存在尺度稳定性下降，这得到了零模型、模拟、理论考量、滤波器组和尺度调整窗口的证实。我们的滤波器组研究表明，在 rs-fMRI 中滤波器设计比在模拟情况下更为微妙。除了为进一步 frdFC 研究提供基线外，我们提出并展示了将尺度稳定性用作连接状态和模型选择的质量准则。我们提出了表明尺度不变性在连接状态考量中起重要作用的首个证据。我们提供了频率分辨时间序列的数据存储库。
引用
@article{arxiv.1511.00964,
title = {Frequency-resolved dynamic functional connectivity and scale-invariant connectivity-state behavior},
author = {Markus Goldhacker and Ana Maria Tomé and Mark W. Greenlee and Elmar W. Lang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.00964},
year = {2015}
}