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张量网络分解:脑结构连接组与特质之间的关系

应用统计 2018-06-11 v1

摘要

先进脑成像技术使得在大型队列研究中无创测量个体的结构连接组成为可能。结构连接组最初由遗传塑造,随后由环境精炼。研究结构连接组与环境因子或人类特质(如物质使用与认知)之间的关系极为有趣。由于结构连接组重建的局限,以往研究多聚焦于功能连接组。结构连接组能在多大程度上解释不同人类特质的方差仍存疑问。利用最先进的结构连接组处理流程以及应用于人类连接组计划(HCP)数据的新型降维技术,我们展示了结构连接组与多种人类特质之间的强关系。我们的降维方法采用连接组的张量刻画,并依赖于主成分分析的一种推广。我们分析了来自 HCP 与 Sherbrooke 重测数据集的 1076 名受试者的超过 1100 次扫描,以及衡量认知、物质使用、运动、感觉与情绪等领域的 175175 项人类特质。我们发现结构连接组与许多特质相关。具体而言,流体智力、语言理解与运动技能与增强的皮质-皮质脑结构连接相关,而酒精、烟草与大麻的使用则与减弱的皮质-皮质连接相关。

关键词

引用

@article{arxiv.1806.02905,
  title  = {Tensor network factorizations: Relationships between brain structural connectomes and traits},
  author = {Zhengwu Zhang and Genevera I. Allen and Hongtu Zhu and David Dunson},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1806.02905},
  year   = {2018}
}