基于双范式功能磁共振成像的毕生常模在年龄和认知能力上的预测

在世界毕生功能磁共振成像公开数据集中,如何评估整体人口的大脑老化程度和认知能力是研究焦点.以往的相关研究大多依赖于对静息态功能磁共振成像中不同指标的统计分析,如功能连接、功能连接密度等.本文提出基于双范式功能磁共振成像的毕生常模图谱,旨在反映被试于静息态和自然刺激范式间大脑神经活动的异步、同步.随后,设计一种基于局部感受野模块的模型,预测被试的年龄及认知评分.首先,将功能连接输入到基于变分自编码器的生成器中,构建常模.其次,利用常模对比计算每个被试的毕生功能连接模式,以形成特征.最后,将这些特征以五折交叉验证的方式拆分训练集、测试集,并输入到所提出的预测模型中,以预测年龄、流体智力和反应时评分.该方法在剑桥老龄化神经科学中心数据集(样本量:424;年龄:18~88岁)中进行测试,年龄、流体智力和反应时评分的绝对误差分别为5.97、3.72和0.108,优于其他相关研究.结果表明,所提出的常模图谱可以评估个人的认知能力,而结合所提出的方法能够降低预测年龄及认知评分的误差,这将有助于揭示被试在整个生命周期的大脑神经发育的演化模式.