BrainIB: Interpretable Brain Network-Based Psychiatric Diagnosis With Graph Information Bottleneck

瓶颈 图形 精神病诊断 计算机科学 信息瓶颈法 精神科 人工智能 心理学 理论计算机科学 认知 聚类分析 嵌入式系统
作者
Kaizhong Zheng,Shujian Yu,Baojuan Li,Robert Jenssen,Badong Chen
出处
期刊:IEEE transactions on neural networks and learning systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:36 (7): 13066-13079 被引量:39
标识
DOI:10.1109/tnnls.2024.3449419
摘要

Developing new diagnostic models based on the underlying biological mechanisms rather than subjective symptoms for psychiatric disorders is an emerging consensus. Recently, machine learning (ML)-based classifiers using functional connectivity (FC) for psychiatric disorders and healthy controls (HCs) are developed to identify brain markers. However, existing ML-based diagnostic models are prone to overfitting (due to insufficient training samples) and perform poorly in new test environments. Furthermore, it is difficult to obtain explainable and reliable brain biomarkers elucidating the underlying diagnostic decisions. These issues hinder their possible clinical applications. In this work, we propose BrainIB, a new graph neural network (GNN) framework to analyze functional magnetic resonance images (fMRI), by leveraging the famed information bottleneck (IB) principle. BrainIB is able to identify the most informative edges in the brain (i.e., subgraph) and generalizes well to unseen data. We evaluate the performance of BrainIB against three baselines and seven state-of-the-art (SOTA) brain network classification methods on three psychiatric datasets and observe that our BrainIB always achieves the highest diagnosis accuracy. It also discovers the subgraph biomarkers that are consistent with clinical and neuroimaging findings. The source code and implementation details of BrainIB are freely available at the GitHub repository (https://github.com/SJYuCNEL/brain-and-Information-Bottleneck).
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
CDK完成签到,获得积分20
1秒前
1秒前
Yn发布了新的文献求助10
1秒前
李健的应助被cutetoy采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
九儿完成签到 ,获得积分10
2秒前
彪壮的恋风完成签到,获得积分10
3秒前
maguodrgon发布了新的文献求助10
3秒前
CASLSD完成签到 ,获得积分0
3秒前
神奇蜥蜴发布了新的文献求助10
3秒前
04d的应助被xiaohui采纳,获得10
3秒前
clml完成签到,获得积分20
4秒前
kslafnlskjdfnkm完成签到 ,获得积分10
4秒前
Francis完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.4的应助被孟祥勤采纳,获得10
4秒前
852的应助被125dd采纳,获得10
4秒前
penguin完成签到,获得积分10
4秒前
Dang完成签到,获得积分10
5秒前
故屿安发布了新的文献求助10
5秒前
cwl发布了新的文献求助50
5秒前
从容完成签到 ,获得积分10
5秒前
斯文败类的应助被叶祥采纳,获得30
5秒前
6秒前
6秒前
orixero的应助被zuoyou采纳,获得10
6秒前
原伯完成签到,获得积分10
6秒前
hbpu230701发布了新的文献求助10
6秒前
崎路人完成签到,获得积分10
7秒前
603发布了新的文献求助10
7秒前
思源的应助被曲绫采纳,获得10
7秒前
LiuTT发布了新的文献求助10
7秒前
再吃一颗苹果完成签到,获得积分10
8秒前
庄博一完成签到,获得积分10
8秒前
xiaohu发布了新的文献求助10
8秒前
mengm发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
德烁完成签到,获得积分10
8秒前
siri完成签到,获得积分10
8秒前
汉堡包的应助被周小福采纳,获得10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea De Guyane 2000
Narrative Disclosure and Earnings Performance: Evidence from R&D Disclosures 1050
Preparation and Properties of Cu-Plated Graphene/Cu Composites 1000
Essays on African writing: A re-evaluation 1000
内視鏡下経鼻経蝶形骨洞手術術後SIADHに対する予防的水制限の安全性と有効性の検討 1000
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8003239
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9455145
关于积分的说明 21154209
捐赠科研通 7576070
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3381720
关于科研通互助平台的介绍 2514618
邀请新用户注册赠送积分活动 2416238