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杜宇慧团队在一区TOP期刊《Pattern Recognition》上发表基于图transformer的脑功能连接网络基础模型研究成果

时间:2025-09-29 14:50:52   来源:  点击:[441]

  杜宇慧教授团近期在Pattern Recognition》期刊上发表文章A graph transformer-based foundation model for brain functional connectivity network》。该期刊在中科院SCI分区为:计算机科学1区(大类),影响因子7.6。论文第一作者为王玉龙(单位:山西大学计算机与信息技术学院),通讯作者为杜宇慧(单位:山西大学计算机与信息技术学院),合作作者为Vince D. Calhoun(单位:Tri-Institutional Center for Translational Research in Neuroimaging and Data Science (TReNDS), Georgia State University, Georgia Institute of Technology, Emory University)、Godfrey D Pearlson(单位:Departments of Psychiatry and Neurobiology, Yale University)、Peter Kochunov(单位:Maryland Psychiatric Research Center and Department of Psychiatry, University of Maryland)、以及Theo G.M. van Erp(单位:Department of Psychiatry and Human Behavior, School of Medicine, University of California)。该研究获得国家自然科学基金(620761576170253)、国家自然科学基金(2112455)、美国国立卫生研究院(R01MH123610)资助。

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脑功能连接(FC)分析是理解脑功能的核心,在神经科学中得到广泛应用。本研究提出了一个脑功能连接网络(FCN)分析的基础模型,该模型使用图Transformer来捕获复杂的节点和边关系。特定于任务的解码器能够适应各种下游任务。研究有三个主要贡献:

1. 建立了脑FCN分析的基础模型。它使用基于图Transformer的自编码器,联合对节点和边缘嵌入进行编码,以捕获复杂的连接模式。

2. 设计了一个灵活的框架,集成了特定任务的解码器,使高效的迁移学习能够用于各种临床脑网络分析任务,包括性别分类、精神障碍诊断、脑年龄预测和生物型识别。

3. 在共10,718次扫描的9个大规模数据集上验证了我们模型的有效性和可解释性,证明了在多个具有挑战性的任务中的性能提高,并说明了其可靠的临床应用和生物标志物发现的潜力。