Skip to main content
SUPERVISOR
Marzieh Kamali,Farzaneh Shayegh boroujeni
مرضیه کمالی (استاد راهنما) فرزانه شایق بروجنی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zahra Shakeri
زهرا شاکری چالشتری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Evaluation of brain network functional connectivity variation over time to detect autism disorder based on fMRI
The human brain is like a network composed of different areas. Each of these areas has its function, as well, they interchange their data continuously. Nowadays, modeling the brain network, and achieving the states it encounters during various behaviors are essential. To this aim, it is required to have some knowledge about both structure and function of the brain areas against each other. Each function in the brain is the result of a circuit of some connected areas of the brain. Cognitive disorders occur when there is some kind of abnormality in these areas' activity and the level of connectivity between them. In other words, brain disorders affect the way the brain connectivity. In this research, the focus is on the effects of autism disorder (ASD) on these connectivities. Autism is a disorder that affects the brain's growth in childhood and is characterized by symptoms like difficulty in social interactions. Many reports are illustrating the difference in functional/effective connectivity between autism and healthy people. These investigations are mainly based on fMRI images of the brain during task or rest states. Standard methods for evaluating the connectivities are based on seed-based and ROI-based correlation between different brain areas. ROIs have defined by clustering methods like independent component analysis (ICA). Although these researches declared many facts about autism and its mechanisms, none can be sufficiently accurate to early diagnosis of autism in clinical usage. Assuming functional connectivity constant during fMRI imaging (referred to as static functional connectivity) is the main drawback of this researches. In this project, we consider temporal changes of functional connectivity (dynamic functional connectivity) to find a more reliable pattern discriminating against the healthy and autistic brain. This idea leads us to a significant amount of connectivity parameters, i.e., a sequence of connectivity matrices. Different methods, including clustring of connectivity matrices, using kmeans, cmeans, and ICA methods, extraction of information of these matrices as a feature vector using different entropy methods are proposed. We evaluate our method by ABIDE1 database, including 573 healthy and 539 ASD people. Finally, by combining correlation methods and feature selection methods introduced in this study, the accuracy of autism diagnosis is improved. Finally, we conclude that the cmean algorithm is more accurate than the other algorithms used when all laboratories are Key words- functional connectivity, fuzzy cluster,entropy, autism, Magnetic resonance imaging, dir="RTL"
مدل­سازی شبکه مغزی و دستیابی به الگوهای آن درحین انجام عملیات مختلف از اهمیت بسیاری برخوردار است. این مدل‌سازی­ها نیازمند علم به برخی اطلاعات ساختاری و نیز عملکرد نسبی نواحی مغز است. مغز انسان مانند یک شبکه است. این شبکه از تعداد زیادی نواحی مغزی مختلف تشکیل شده است. هریک از این نواحی دارای وظیفه و عملکرد خاص خود هستند و به طور مداوم اطلاعات را با یکدیگر به اشتراک می­گذارند. هرفعالیتی که در مغز انجام می­شود شامل بسیاری از ارتباطات بین نواحی مختلف مغز به شکل یک مدار است. آگاهی از میزان فعالیت این نواحی و میزان ارتباطات میان آن­ها، در علوم اعصاب­شناختی، کمک زیادی به درک عملکرد مغز و انواع اختلالات می­کند. به عبارت دیگر اختلالات مغزی بر شیوه ارتباطات در مغز اثر می­گذارند. در این پژوهش چگونگی تغییرات ارتباطات مغزی در اختلال اوتیسم مرور می­شود. اوتیسم از جمله بیماری­­های موثر بر رشد در دوران کودکی است که در درک، شناخت و ارتباط اجتماعی افراد اختلال ایجاد می­کند. مطالعات انجام شده در بررسی طیف اوتیسم نشان می­دهد که ارتباطات عملکردی مغز افراد سالم و مبتلا به اوتیسم در برخی مناطق متفاوت است. یکی از روش­های مورد استفاده برای بررسی این موضوع داده­های تصویربرداری عملکردی در حالت استراحت می­باشند. روش­های استاندارد برای شناسایی ارتباطات عملکردی شامل روش­های همبستگی مبتنی بر بذر و روش­های خوشه­بندی مبتنی بر داده­ها مانند تجزیه و تحلیل مؤلفه­های مستقل(ICA) است. در این مطالعه، از ICA در داده­های rsfMRI برای به­دست­آوردن ارتباطات عملکردی درحالت دینامیکی در گروه­های سالم و بیمار استفاده شده است. در نهایت با ترکیب روش­های همبستگی و روش­های انتخاب ویژگی معرفی شده در این مطالعه دقت تشخیص اوتیسم بهبود یافت. ما روش خود را با استفاده از پایگاه داده ABIDE1 ، شامل 573 فرد سالم 539 فرد مبتلا به اوتیسم ارزیابی می­کنیم. درنهایت، به این نتیجه رسیدیم که الگوریتم cmean در حالتی که تمامی آزمایشگاه­ها به صورت هم­زمان طبقه­بندی می­شوند از دقت بالاتری نسبت به سایر الگوریتم­های مورد استفاده برخوردار است. میانگین دقت به دست آمده با استفاده از این الگوریتم برابر با4/69 درصد می­باشد. بهترین الگوریتم مورد استفاده برای حالتی که آزمایشگاه­ها به صورت مستقل طبقه­بندی می­شوندمربوط به الگوریتم kmean و با میانگین دقت 9/84 درصد می­باشد. همچنین به این نتیجه رسیدیم که قدرت ارتباطات در افراد سالم بیشتر از مبتلایان به اوتیسم است. کلید واژه- ارتباطات عملکردی دینامیکی، خوشه­بندی فازی cmean،آنتروپی ، اوتیسم، تصویرسازی تشدید مغناطیسی عملکردی، طبقه بندی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی