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fMRI时变功能连接的数据和模型考虑

大脑的功能连接(FC)已被证明在会话中表现出微妙但可靠的调节。估计时变FC的一种方法是使用基于状态的模型,该模型将fMRI时间序列描述为状态的时间序列,每个状态都有一个相关的FC特征模式。然而,从数据对这些模型的估计有时不能以一种有意义的方式捕获变化,这样模型估计将整个会话(或它们的最大部分)分配给单个状态,因此不能有效地捕获会话内的状态调制;我们将这种现象称为模型变得静态或模型停滞。在这里,我们的目标是量化数据的性质和模型参数的选择如何影响模型检测FC时间变化的能力,使用模拟fMRI时间过程和静息状态fMRI数据。我们表明,主体间FC的巨大差异可以压倒会话调制中的细微差异,导致模型成为静态的。此外,分区的选择也会影响模型检测时间变化的能力。我们最后表明,当需要估计的每个状态的自由参数数量很高,而可用于这种估计的观测数据数量较低时,模型往往会变成静态的。基于这些发现,我们针对时变FC研究在预处理、分区和模型复杂性方面提出了一套实用的建议。

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GNN如何建模时间序列?

时间序列是用于记录动态系统测量结果的主要数据类型,并由物理传感器和在线过程(虚拟传感器)大量生成。因此,时间序列分析对于发掘可用数据中隐含的信息丰富性至关重要。随着图神经网络(GNNs)的最近进步,基于GNN的时间序列分析方法的研究有所增加。这些方法可以明确地模拟时间和变量之间的关系,这是传统的和其他基于深度神经网络的方法难以做到的。在这次综述中,我们对图神经网络进行了全面的时间序列分析(GNN4TS),包括四个基本维度:预测、分类、异常检测和插补。我们的目标是指导设计师和实践者理解,构建应用,并推进GNN4TS的研究。首先,我们提供了一个全面的任务导向的GNN4TS分类。然后,我们介绍并讨论代表性的研究工作,最后讨论GNN4TS的主流应用。关于潜在的未来研究方向的全面讨论完整了这次综述。这次研查是首次汇集了大量关于基于GNN的时间序列研究的知识,突出了图神经网络用于时间序列分析的基础、实际应用和机会。

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时间序列图神经网络最新综述(GNN4TS)

时间序列是用于记录动态系统测量结果的主要数据类型,并由物理传感器和在线过程(虚拟传感器)大量生成。因此,时间序列分析对于发掘可用数据中隐含的信息丰富性至关重要。随着图神经网络(GNNs)的最近进步,基于GNN的时间序列分析方法的研究有所增加。这些方法可以明确地模拟时间和变量之间的关系,这是传统的和其他基于深度神经网络的方法难以做到的。在这次综述中,我们对图神经网络进行了全面的时间序列分析(GNN4TS),包括四个基本维度:预测、分类、异常检测和插补。我们的目标是指导设计师和实践者理解,构建应用,并推进GNN4TS的研究。首先,我们提供了一个全面的任务导向的GNN4TS分类。然后,我们介绍并讨论代表性的研究工作,最后讨论GNN4TS的主流应用。关于潜在的未来研究方向的全面讨论完整了这次综述。这次研查是首次汇集了大量关于基于GNN的时间序列研究的知识,突出了图神经网络用于时间序列分析的基础、实际应用和机会。推荐阅读:深度时间序列的综述

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​万字综述 | 图神经网络在时间序列中的应用:预测、分类、填补和异常检测

时间序列是记录动态系统测量值的主要数据类型,由物理传感器和在线过程(虚拟传感器)大量生成。因此,时间序列分析对于揭示可用数据中隐含的信息财富至关重要。随着图神经网络(GNNs)的最新进展,基于GNN的时间序列分析方法大幅增加。这些方法可以明确地建模时序和变量间的关系,而传统的和其他基于深度神经网络的方法则难以做到。在这项调查中,我们对图神经网络在时间序列分析中的应用进行了全面回顾(GNN4TS),涵盖了四个基本维度:预测、分类、异常检测和填补。我们的目标是指导设计师和从业者了解、构建应用程序,并推进GNN4TS的研究。首先,我们提供了一个全面的面向任务的GNN4TS分类法。然后,我们介绍和讨论代表性研究成果,并介绍GNN4TS的主流应用。最后,我们全面讨论了潜在的未来研究方向。这项调查首次汇集了大量关于基于GNN的时间序列研究的知识,突出了图神经网络在时间序列分析中的基础、实际应用和机遇。

04

大规模电生理网络动力学

多年来,人们一直认为神经同步对认知至关重要。不同神经群之间的同步时间模式承载的信息超越了这些群的孤立活动,这一观点引发了功能性神经成像领域的焦点转移。具体来说,对某些刺激或任务引起的某些区域内的激活的研究,在一定程度上已经让位于对远端区域之间的共激活模式或功能连接的分析。最近,功能连接学界已经超越了早期工作所基于的平稳性假设,并引入了将时间动态纳入连接分析的方法。特别是,非侵入性电生理数据(脑磁图/脑电图(MEG/EEG))可以直接测量全脑活动和丰富的时间信息,为了解这种(潜在的快速)大脑动态提供了一个特殊的窗口。在本文中,我们讨论了挑战、解决方案以及近年来开发的一系列分析工具,这些工具有助于利用这些成像方式研究动态功能连接。进一步,我们讨论了这些方法在认知和神经精神障碍研究中的应用。最后,我们回顾了一些现有的发展,通过使用现实的计算模型,追求对非平稳连通性的潜在原因的更深入的理解。本文发表在NeuroImage杂志。

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从诱发反应中解码动态脑模式:应用于时间序列神经成像数据的多元模式分析教程

多变量模式分析(MVPA)或大脑解码方法已经成为分析功能磁共振数据的标准做法。虽然解码方法已广泛应用于脑机接口,但其应用于时间序列神经成像数据(如脑磁图、脑电图)以解决认知神经科学中的实验问题是最近的事。在本教程中,我们描述了从认知神经科学的角度来告知未来时间序列解码研究的广泛选择。使用脑磁图数据的例子,我们说明了解码分析流程中的不同选项对实验结果的影响,目的是解码不同的知觉刺激或认知状态随时间的动态大脑激活模式。我们展示了在预处理(如降维、降采样、试次平均)和解码(如分类器选择、交叉验证设计)时所做的决策。除了标准解码外,我们还描述了对时变神经成像数据的MVPA的扩展,包括表征相似性分析、时间泛化和分类器权重图的解释。最后,我们概述了时间序列解码实验设计和解释中的重要注意事项。本文发表在Journal of Cognitive Neuroscience杂志。

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