Explainable and programmable hypergraph convolutional network for imaging genetics data fusion

超图 可解释性 计算机科学 深度学习 卷积神经网络 人工智能 图形 信息融合 保险丝(电气) 信息抽取 编码 机器学习 理论计算机科学 模式识别(心理学) 基因 数学 遗传学 离散数学 电气工程 工程类 生物
作者
Xia-an Bi,Sheng Luo,Siyu Jiang,Yu Wang,Zhaoxu Xing,Luyun Xu
出处
期刊:Information Fusion [Elsevier]
卷期号:100: 101950-101950
标识
DOI:10.1016/j.inffus.2023.101950
摘要

Integrating multi-view information to gain a new understanding of complex disease like Alzheimer’s disease (AD) has great clinical value. Hypergraphs have unique advantages in modeling high-order associations, but current deep learning methods cannot fully utilize the structural information in hypergraphs and have limited application value due to the black-box nature. This paper improves the hypergraph learning in interpretability and programmability. Firstly, we fuse multi-view information by constructing brain region-gene hypergraphs. Secondly, a characteristic information aggregation model is constructed based on hypergraph structure, Finally, a characteristic information aggregation hypergraph convolutional network (CIA-HGCN) is proposed based on the idea of graph neural networks. Evaluated by clinical imaging genetics data, CIA-HGCN obtained accuracy of 88.3% in AD identification task and showed superior performance in characteristic extraction. This paper provides a practical and flexible deep learning method for AD research and clinical applications.
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