Optimizing Preprocessing and Analysis Pipelines for Single-Subject fMRI: 2. Interactions with ICA, PCA, Task Contrast and Inter-Subject Heterogeneity
Notice bibliographique
Résumé
A variety of preprocessing techniques are available to correct subject-dependant artifacts in fMRI, caused by head motion and physiological noise. Although it has been established that the chosen preprocessing steps (or "pipeline") may significantly affect fMRI results, it is not well understood how preprocessing choices interact with other parts of the fMRI experimental design. In this study, we examine how two experimental factors interact with preprocessing: between-subject heterogeneity, and strength of task contrast. Two levels of cognitive contrast were examined in an fMRI adaptation of the Trail-Making Test, with data from young, healthy adults. The importance of standard preprocessing with motion correction, physiological noise correction, motion parameter regression and temporal detrending were examined for the two task contrasts. We also tested subspace estimation using Principal Component Analysis (PCA), and Independent Component Analysis (ICA). Results were obtained for Penalized Discriminant Analysis, and model performance quantified with reproducibility (R) and prediction metrics (P). Simulation methods were also used to test for potential biases from individual-subject optimization. Our results demonstrate that (1) individual pipeline optimization is not significantly more biased than fixed preprocessing. In addition, (2) when applying a fixed pipeline across all subjects, the task contrast significantly affects pipeline performance; in particular, the effects of PCA and ICA models vary with contrast, and are not by themselves optimal preprocessing steps. Also, (3) selecting the optimal pipeline for each subject improves within-subject (P,R) and between-subject overlap, with the weaker cognitive contrast being more sensitive to pipeline optimization. These results demonstrate that sensitivity of fMRI results is influenced not only by preprocessing choices, but also by interactions with other experimental design factors. This paper outlines a quantitative procedure to denoise data that would otherwise be discarded due to artifact; this is particularly relevant for weak signal contrasts in single-subject, small-sample and clinical datasets.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,005 | 0,019 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».