Toward Personalized Neuroscience: Evaluating Individual‐Level Information in Neural Mass Models
Notice bibliographique
Résumé
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.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,012 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».