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Region-Aware Reconstruction Strategy for Pre-training fMRI Foundation Model

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저자

Ruthwik Reddy Doodipala, Pankaj Pandey, Carolina Torres Rojas, Manob Jyoti Saikia, Ranganatha Sitaram

개요

본 연구는 대규모 뇌 영상 데이터셋의 증가에 따라 신경 영상 분야에서 등장한 파운데이션 모델을 연구하며, 특히 휴지기 fMRI (resting-state fMRI)에서 지역 기반 재구성을 위한 전략을 탐구합니다. 연구진은 무작위 영역 마스킹을 넘어, AAL3 아틀라스를 활용한 ROI(관심 영역)-가이드 마스킹 전략을 도입하여 자기 지도 학습을 수행했습니다. ADHD-200 데이터셋을 사용하여, 제안된 방법이 기존 무작위 마스킹 방식보다 ADHD 환자와 건강한 대조군을 구별하는 분류 정확도를 4.23% 향상시켰습니다. 또한, 림빅 영역과 소뇌가 재구성 충실도와 모델 표현에 가장 크게 기여한다는 것을 밝혀냈습니다.

시사점, 한계점

ROI-가이드 마스킹 전략을 통해 휴지기 fMRI 데이터에서 모델의 성능을 향상시킴.
해부학적 영역 기반 마스킹이 모델의 해석 가능성을 높이고, 더 강력하고 차별적인 표현을 생성함.
ADHD 분류 정확도 향상을 통해 실제적인 적용 가능성을 시사함.
추가적인 신경 영상 데이터셋에 대한 평가와, 영역 인지 재구성 목표로부터 파생된 새로운 손실 함수 개발이 필요함.
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