Identification of Physiological Response Functions to Correct for Fluctuations in Resting-State fMRI related to Heart Rate and Respiration
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is widely viewed as the gold standard for studying brain function due to its high spatial resolution and non-invasive nature. However, it is well established that changes in breathing patterns and heart rate strongly influence the blood oxygen-level dependent (BOLD) fMRI signal and this, in turn, can have considerable effects on fMRI studies, particularly resting-state studies. The dynamic effects of physiological processes are often quantified by using convolution models along with simultaneously recorded physiological data. In this context, physiological response function ( PRF ) curves (cardiac and respiratory response functions), which are convolved with the corresponding physiological fluctuations, are commonly employed. While it has often been suggested that the PRF curves may be region- or subject- specific, it is still an open question whether this is the case. In the present study, we propose a novel framework for the robust estimation of PRF curves and use this framework to rigorously examine the implications of using population-, subject-, session- and scan-specific PRF curves. The proposed framework was tested on resting-state fMRI and physiological data from the Human Connectome Project. Our results suggest that PRF curves vary significantly across subjects and, to a lesser extent, across sessions from the same subject. These differences can be partly attributed to physiological variables such as the mean and variance of the heart rate during the scan. The proposed methodological framework can be used to obtain robust scan-specific PRF curves from data records with duration longer than 5 minutes, exhibiting significantly improved performance compared to previously defined canonical cardiac and respiration response functions. Besides removing physiological confounds from the BOLD signal, accurate modeling of subject- (or session-/scan-) specific PRF curves is of importance in studies that involve populations with altered vascular responses, such as aging subjects. Highlights Physiological response functions ( PRF ) vary considerably across subjects/sessions Scan-specific PRF curves can be obtained from data records longer than 5 minutes The shape of the cardiac response function is linked to the mean heart rate (HR) Brain regions affected by HR and breathing patterns exhibit substantial overlap HR and breathing patterns affect distinct regions as compared to cardiac pulsatility
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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 | 0,007 | 0,024 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».