Multivariate dynamical modelling of structural change during development
Notice bibliographique
Résumé
Here we introduce a multivariate framework for characterising longitudinal changes in structural MRI using dynamical systems. The general approach enables modelling changes of states in multiple imaging biomarkers typically observed during brain development, plasticity, ageing and degeneration, e.g. regional gray matter volume of multiple regions of interest (ROIs). Structural brain states follow intrinsic dynamics according to a linear system with additional inputs accounting for potential driving forces of brain development. In particular, the inputs to the system are specified to account for known or latent developmental growth/decline factors, e.g. due to effects of growth hormones, puberty, or sudden behavioural changes etc. Because effects of developmental factors might be region-specific, the sensitivity of each ROI to contributions of each factor is explicitly modelled. In addition to the external effects of developmental factors on regional change, the framework enables modelling and inference about directed (potentially reciprocal) interactions between brain regions, due to competition for space, or structural connectivity, and suchlike. This approach accounts for repeated measures in typical MRI studies of development and aging. Model inversion and posterior distributions are obtained using earlier established variational methods enabling Bayesian evidence-based comparisons between various models of structural change. Using this approach we demonstrate dynamic cortical changes during brain maturation between 6 and 22 years of age using a large openly available longitudinal paediatric dataset with 637 scans from 289 individuals. In particular, we model volumetric changes in 26 bilateral ROIs, which cover large portions of cortical and subcortical gray matter. We account for (1) puberty-related effects on gray matter regions; (2) effects of an early transient growth process with additional time-lag parameter; (3) sexual dimorphism by modelling parameter differences between boys and girls. There is evidence that the regional pattern of sensitivity to dynamic hidden growth factors in late childhood is similar across genders and shows a consistent anterior-posterior gradient with strongest impact to prefrontal cortex (PFC) brain changes. Finally, we demonstrate the potential of the framework to explore the coupling of structural changes across a priori defined subnetworks using an example of previously established resting state functional connectivity.
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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 | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 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 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».