GANORM：基于多国交叉谱的脑电网络拓扑生命周期常模建模
神经与进化计算
2025-06-04 v1
摘要
绘制大脑功能在整个生命周期内的演化轨迹，为大脑发育和衰老期间预防精神障碍提供了常模标准。尽管大量 MRI 研究已为年轻群体绘制了结构连接组，但基于 EEG 的功能连接组在表征人类生命周期方面仍属未知，这限制了其在社区层面早期检测脑功能障碍的实际应用。本工作旨在从脑电网络拓扑的角度进行常模建模。基于来自9个国家5至97岁人群的脑电交叉谱构建了依赖于频率的头皮脑电功能网络，并量化了网络特征。首先，应用 GAMLSS 描述不同频段网络特征的常模曲线。随后，针对现有回归方法在全脑网络分析中的局限性，本文提出了一种可解释的编码器-解码器框架，即生成式年龄依赖脑网络常模模型（Generative Age-dependent brain Network nORmative Model, GANORM）。在此框架基础上，我们建立了整个生命周期完整大脑网络的年龄依赖常模轨迹。最后，我们利用多站点的脑电数据集验证了该常模的有效性。随后，我们评估了 GANORM 的有效性，测试的 BPNN 性能显示 R^2 为 0.796，MAE 为 0.081，RMSE 为 0.013。遵循已建立的生命周期脑网络常模，GANORM 在使用来自不同站点的健康和疾病数据进行验证时也表现出良好结果。健康对照组偏离常模均值的偏差分数显著小于疾病组。
引用
@article{arxiv.2506.02566,
title = {GANORM: Lifespan Normative Modeling of EEG Network Topology based on Multinational Cross-Spectra},
author = {Shiang Hu and Xiaolong Huang and Yifan Hu and Xue Xiang and Xiaoliang Sheng and Debin Zhou and Pedro A. Valdes-Sosa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.02566},
year = {2025}
}