The Courtois project on neuronal modelling: scaling up AI models of individual brains in a massive individual fMRI dataset
Notice bibliographique
Résumé
The Courtois project on neuronal modelling (CNeuroMod) aims to improve the task flexibility of artificial neural networks using activity recorded from biological neural networks. CNeuroMod has collected an unprecedented “deep'' functional magnetic resonance imaging (fMRI) dataset currently available, with up to 150 hours of fMRI data per subject (N=6) [1]. The project covers a wide range of tasks, broadly categorised in domains such as vision, audition, language, memory, emotions and videogames. In this talk, I will provide an overview of the contents of the Courtois NeuroMod database, and then present initial results on scaling up AI models of individual brains. I will first discuss some recent works on brain decoding using the human connectome project (HCP) task battery. We found a marked advantage of deep graph convolutional networks for group level decoding on that benchmark using the full original HCP sample (N=1200) [2,3]. Using Courtois Neuromod’s hcptrt dataset, where we repeated HCP’s task battery up to 15 times per subject, we successfully trained brain decoding models on single individuals that matched the performance of the group decoder, using two orders of magnitude less data [4]. I will also discuss a recent benchmark of auto-regressive models for individual video-watching fMRI data (i.e. movie10 and friends dataset), where we looked at over 10 different time series models, and up to 10 hours of training data [5]. We found that graph convolutional networks had the best performance overall, and performance scaled up with the amount of data without reaching a ceiling at 10 hours. Overall, these results demonstrate that large individual fMRI dataset can be used to efficiently train purely individual AI models of brain activity, and that massive amounts of individual data are beneficial to this endeavour. References [1] https://www.docs.cneuromod.ca [2] Zhang, Y., Tetrel, L., Thirion, B., Bellec, P., 2021. Functional annotation of human cognitive states using deep graph convolution. Neuroimage 231, 117847. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2021.117847 [3] Zhang, Y., Farrugia, N., Bellec, P., 2022. Deep learning models of cognitive processes constrained by human brain connectomes. Med. Image Anal. 80, 102507. https://doi.org/10.1016/j.media.2022.102507 [4] Rastegarnia, S., Tetrel, L., Pinsard, B., DuPre, E., Zhang, Y., & Bellec, P. (2022, September 16). Brain decoding of the Human Connectome Project Tasks in a Dense Individual fMRI Dataset. Psyarxiv preprint https://doi.org/10.31234/osf.io/9t5nh [5] Paugam, F., Pinsard, B., Lajoie, G., & Bellec, P. (2023, February 17). A benchmark of individual auto-regressive models in a massive fMRI dataset. Psyarxiv preprint https://doi.org/10.31234/osf.io/pvx3d
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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 | 0,002 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,005 |
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 ».