A Model of Functional Brain Connectivity and Background Noise as a Biomarker for Cognitive Phenotypes: Application to Autism
Notice bibliographique
Résumé
We present an efficient approach to discriminate between typical and atypical brains from macroscopic neural dynamics recorded as magnetoencephalograms (MEG). Our approach is based on the fact that spontaneous brain activity can be accurately described with stochastic dynamics, as a multivariate Ornstein-Uhlenbeck process (mOUP). By fitting the data to a mOUP we obtain: 1) the functional connectivity matrix, corresponding to the drift operator, and 2) the traces of background stochastic activity (noise) driving the brain. We applied this method to investigate functional connectivity and background noise in juvenile patients (n = 9) with Asperger's syndrome, a form of autism spectrum disorder (ASD), and compared them to age-matched juvenile control subjects (n = 10). Our analysis reveals significant alterations in both functional brain connectivity and background noise in ASD patients. The dominant connectivity change in ASD relative to control shows enhanced functional excitation from occipital to frontal areas along a parasagittal axis. Background noise in ASD patients is spatially correlated over wide areas, as opposed to control, where areas driven by correlated noise form smaller patches. An analysis of the spatial complexity reveals that it is significantly lower in ASD subjects. Although the detailed physiological mechanisms underlying these alterations cannot be determined from macroscopic brain recordings, we speculate that enhanced occipital-frontal excitation may result from changes in white matter density in ASD, as suggested in previous studies. We also venture that long-range spatial correlations in the background noise may result from less specificity (or more promiscuity) of thalamo-cortical projections. All the calculations involved in our analysis are highly efficient and outperform other algorithms to discriminate typical and atypical brains with a comparable level of accuracy. Altogether our results demonstrate a promising potential of our approach as an efficient biomarker for altered brain dynamics associated with a cognitive phenotype.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 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 ».