基于彈性網(wǎng)的年齡及智商預測研究.pdf

1、以結構磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)和功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)為代表的磁共振影像技術可以在無創(chuàng)條件下獲取人腦結構及功能信息。現(xiàn)代機器學習技術使得我們可以基于已知樣本的磁共振影像和認知指標習得“經(jīng)驗模型”，進而基于未知樣本的磁共振影像依照該模型對

2、該未知樣本的認知指標作出定量評估。也即通過神經(jīng)影像技術與機器學習技術的合理交叉，有望實現(xiàn)對個體生理及認知指標的客觀精準評估。
　　彈性網(wǎng)(E-Net)是有效的回歸分析方法，該方法能夠在原數(shù)據(jù)空間對數(shù)據(jù)進行稀疏表達，所以無需特征選擇就可以直接得到預測模型。本研究中，我們基于人腦的靜息狀態(tài)fMRI圖像和DTI圖像，結合彈性網(wǎng)方法，開展對個體年齡及智商的預測研究。具體工作如下:
　　(1)基于靜息態(tài)fMRI的成人年齡預測?；?3

3、名18到45歲成年樣本的靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)，提取每個樣本多感興趣區(qū)兩兩之間的功能連接作為特征，結合彈性網(wǎng)方法構建年齡預測模型。留一法交叉驗證的結果表明預測值和真實值的相關系數(shù)可達0.78。
　　(2)基于DTI的成人年齡預測。基于111名18到55歲的成年樣本的DTI數(shù)據(jù)，提取每個樣本各向異性指標(FA)、平均擴散率(MD)、軸向擴散率(AD)、徑向擴散率(RD)等參數(shù)作為特征，結合彈性網(wǎng)方法構建年齡預測模型。留一法交叉驗證的結果

4、表明預測值和真實值的相關系數(shù)可達0.87。
　　(3)基于靜息態(tài)fMRI的成年人智商預測?；?6名成人樣本的靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)，提取多感興趣區(qū)之間的功能連接作為特征，結合彈性網(wǎng)方法構建智商預測模型。留一法交叉驗證的結果表明預測值和真實值的相關系數(shù)為0.64。
　　本研究的創(chuàng)新意義在于:1）發(fā)現(xiàn)成人腦功能及結構的變化強度足以解析個體年齡，這一結果提示即使是基于正常成人樣本的腦功能及結構研究，年齡因素的影響也是不容忽視的;2）