MODELING BRAIN NETWORK DYNAMICS IN EARLY DEVELOPMENT WITH THE VIRTUAL BRAIN
Notice bibliographique
Résumé
Childhood is a critical period marked by substantial changes in structural and functional brain network features. Subject-specific computational models provide a means to integrate various scales and modalities, offering insight into potential mechanisms and patterns underlying neurodevelopment. “TheVirtualBrain” (TVB) is a neuroinformatics platform developed to investigate whole-brain dynamics using multimodal neuroimaging data and neural mass models. The goal of this dissertation was to advance the field of network neuroscience by investigating the brain’s structure-function relationship and dynamics during early childhood, an understudied age range.In this thesis, longitudinal changes in early childhood brain network features were assessed to characterise the variability in developmental patterns and brain-behaviour associations. Using TVB, individualised brain network models were then generated to explore the relationship between structural connectivity (SC) changes and functional dynamics in early development. Biophysical model parameters, global coupling (G) and noise, were optimised to fit each subject's simulated and empirical functional data. The optimal parameter values and simulations were evaluated and compared with empirical structural topology metrics, as well as local and state functional dynamics. In study one, longitudinal changes in region-wise graph measures (i.e., weighted degree, local clustering) of children’s functional connectivity (FC) data and associations between structural brain network topology with age and behaviour were identified. In a combined analysis with SC, FC, and an SC-FC coupling metric, SC emerged as the dominant predictor of age. In study two, the utility of TVB in developing robust models across early childhood that align with empirical features was demonstrated. A longitudinal increase in the noise model parameter with age was also identified, while G showed no age-related changes. In study three, a region-wise metric characterising simulated bistable dynamics was related to regional empirical features and exhibited a distinct spatial distribution. Global coupling was associated with the bistability spatial distribution, a state of global functional activity coherence, and the complexity of the simulated functional time series. Together, these studies provide insight into the key role of brain network structure in early childhood and its regionally specific relationships with function and behaviour, establishing The Virtual Brain as a valuable integrative tool for neurodevelopmental research.
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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 | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».