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Enregistrement W4416269897 · doi:10.1002/hbm.70413

Toward Personalized Neuroscience: Evaluating Individual‐Level Information in Neural Mass Models

2025· article· en· W4416269897 sur OpenAlexaff
Carlotta Barkhau, Clemens Pellengahr, Zheng Wang, L. Fisch, Ramona Leenings, Nils R. Winter, Jan Ernsting, Maximilian Konowski, Dominik Grotegerd, Susanne Meinert, Julia Hubbert, Judith Krieger, Tiana Borgers, Kira Flinkenflügel, Elisabeth J. Leehr, Frederike Stein, Florian Thomas‐Odenthal, Paula Usemann, Lea Teutenberg, Igor Nenadić, Benjamín Straube, Nina Alexander, Andreas Jansen, Christian Porschen, Tilo Kircher, John D. Griffiths, Hamidreza Jamalabadi, Udo Dannlowski, Tim Hahn

Notice bibliographique

RevueHuman Brain Mapping · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueFunctional Brain Connectivity Studies
Établissements canadiensUniversity of British ColumbiaCentre for Addiction and Mental HealthUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesWestfälische Wilhelms-Universität MünsterDeutsche Forschungsgemeinschaft
Mots-clésGranularityReplicateENCODEIdentification (biology)Artificial neural networkVariance (accounting)Differentiable functionImplementationBenchmark (surveying)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

ABSTRACT Macroscale brain modeling using neural mass models (NMMs) offers a framework for simulating human whole‐brain dynamics. These models are pivotal for investigating the brain as a complex dynamic system, exploring phenomena like bifurcations, oscillatory patterns, and responses to stimuli. While connectome‐based NMMs allow for the creation of personalized NMMs, their utility in capturing individual‐specific neural characteristics remains underexplored, with current studies constrained by small sample sizes and computational inefficiencies. To address these limitations, we employed an algorithmically differentiable version of the reduced Wong Wang (RWW) model, enabling efficient optimization for large datasets. Applying this to resting‐state fMRI data from 1444 samples, we optimized models with varying parameter complexities ( n = 4, 658, and 23,875), which were derived from creating biologically plausible model variants. The optimized models achieved 4%, 19%, and 56% variance explanation in empirical functional connectivity (FC), respectively. Subject identification accuracy, based on simulated FC patterns, improved from < 1% ( n = 4) to almost 100% ( n = 23,875). Despite this precision, individual‐level correlations between model parameters and attributes like age, gender, or intelligence quotient were small (effect sizes: , standardized ). Machine learning analyses confirmed that these parameters lack the granularity to encode personal traits effectively. These findings suggest that, while current implementations of the RWW NMM can robustly replicate resting‐state dynamics, the resulting parameters may lack the granularity required to map onto individual‐specific behavioral metrics. This highlights a critical alignment problem: neural patterns and behavioral constructs such as intelligence may not correspond in a one‐to‐one fashion but instead represent higher‐level abstractions. Bridging this gap will require the development of new tools capable of uncovering the underlying mapping manifolds, likely situated at the level of functional dynamics rather than isolated parameters. Future efforts should build on individual‐level mechanistic modeling by exploring more expressive model classes and integrating richer sources of data, such as multimodal imaging or task‐based paradigms, to better capture individual variability in both neural dynamics and behavioral traits. Such approaches may ultimately help to bridge the gap between model‐based neural similarity and clinically meaningful personalization.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,012
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMétarecherche, Méta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,785
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,012
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0000,002
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,287
Tête enseignante GPT0,358
Écart entre enseignants0,071 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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