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Nature:相同fMRI数据集多中心分析的变异性

一、引言 许多科学领域的数据分析工作已经变得越来越复杂和灵活,这也意味着即使相同的数据,不同研究者采用的处理方法和步骤也可能不同,那么得到的结果也不尽然一致。近期,Nature杂志发表一篇题目为《Variability in the analysis of a single neuroimaging dataset by many teams》的研究论文,该研究通过要求70个独立团队分析相同的fMRI数据集,测试相同的9个预先假设,来评估功能磁共振成像(fMRI)结果的这种灵活性的效果。分析方法的灵活性体现在没有两个团队选择相同的方式来分析数据。这种不确定性导致了假设检验结果的巨大差异。报告结果的差异与分析方法的多个方面有关。研究人员的预测市场显示,即使是了解数据集的研究人员,也过高估计了重要发现的可能性。该研究结果表明,分析的灵活性可以对科学结论产生重大影响,并在fMRI分析中识别出可能与变异性有关的因素。该研究的结果强调了验证和共享复杂分析工作的重要性,并说明了对相同数据执行和报告多重分析的必要性。此外,该研究还讨论了可用于减轻与分析变异性有关的问题的潜在方法。 二、背景 科学领域的数据分析工都有着大量的分析步骤,这些步骤涉及许多可能的选择。模拟研究表明,分析选择的不同可能对结果产生重大影响,但其程度及其在实践中的影响尚不清楚。最近的一些心理学研究通过使用多个分析人员的方法解决了这一问题。在这种方法中,大量的小组分析同一数据集,研究发现分析小组的行为结果有很大的差异。在神经影像学分析复制和预测研究(NARPS)中,该研究将类似的方法应用于分析工作流程复杂且变化多样fMRI领域。研究者的目标是以最高的生态效度来评估分析灵活性对fMRI结果的实际影响程度。此外,研究者们使用预测市场(Prediction markets)来测试该领域的同行是否能够预测结果以及估计该领域研究人员对分析结果变异性程度的信念。 三、结果 1.跨团队的结果变异性 NARPS的第一个目标是评估分析相同数据集的独立团队的结果在现实中的变异性。该数据集包括来自108个被试的fMRI数据,每个被试执行一个任务两个版本中的一个,该任务之前被用于研究风险决策。这两个版本的设计是为了解决在任务中关于增益和损耗分布对神经活动影响的争论(数据信息见原文辅助材料)。。 在向70个团队(其中69个团队以前发表过fMRI)提供了原始数据和可选的数据集预处理版本(使用fMRIPrep)后,他们被要求对数据进行分析,以测试9个事先假设(表1),每个假设都包含了与任务特定特征相关的特定脑区活动的描述。分析时间为100天的,各小组需要在全脑校正分析(Whole-brain-corrected analysis)的基础上,报告每个假设是否得到了支持(是或否)。此外,每个小组提交了一份详细的分析方法报告,以及支持每个假设检验的无阈值和有阈值统计图(表2,3a)。为了进行生态效度研究,给这些分析团队唯一的指令就是像往常在自己的实验室里一样进行分析工作,并根据他们自己的标准报告二元决策,即假设中描述的特定区域的全脑校正结果。在预测市场关闭之前,数据集、报告和集合都是保密的。

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Progressive Domain Adaptation for Object Detection

最近用于对象检测的深度学习方法依赖于大量的边界框注释。收集这些注释既费力又昂贵,但当对来自不同分布的图像进行测试时,监督模型并不能很好地推广。领域自适应通过使现有标签适应目标测试数据来提供解决方案。然而,领域之间的巨大差距可能会使适应成为一项具有挑战性的任务,从而导致不稳定的训练过程和次优结果。在本文中,我们建议用一个中间域来弥合领域差距,并逐步解决更容易的适应子任务。该中间域是通过平移源图像以模仿目标域中的图像来构建的。为了解决领域转移问题,我们采用对抗性学习来在特征级别对齐分布。此外,应用加权任务损失来处理中间域中的不平衡图像质量。 实验结果表明,我们的方法在目标域上的性能优于最先进的方法。

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人脑功能结构的年龄差异

大脑的内在功能组织在成年后会发生变化。年龄差异在多个空间尺度上被观察到,从分布式大脑系统的模块化和全局分离的减少,到网络特异性的去分化模式。然而,我们尚不确定去分化是否会导致大脑功能随着年龄的增长发生不可避免的,局限性的经验依赖的整体变化。我们采用多方法策略在多个空间尺度上调查去分化。在年轻(n=181)和年老(n=120)的健康成年人中收集多回波(ME)静息态功能磁共振成像。在保留群体水平的脑区和网络标签的同时,实现了对个体变异敏感的皮层分割以用于每个被试的精确功能映射。ME-fMRI处理和梯度映射识别了全局和宏观网络的差异。多变量功能连接方法测试了微观尺度的连边水平差异。老年人表现出较低的BOLD信号维度,与整体网络去分化相一致。梯度基本上是年龄不变的。连边水平的分析揭示了老年人中离散的、网络特异的去分化模式,视觉和体感网络在功能连接内更为整合,默认和额顶控制网络表现出更强的连接,以及背侧注意网络与跨模态区域更为整合。这些发现强调了多尺度、多方法来表征功能性大脑老化结构的重要性。

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领券