Estatística de redes: teoria, métodos e aplicações

• Processo: 18/21934-5
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de maio de 2019 - 30 de abril de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Metodologia e Técnicas da Computação
• Pesquisador responsável: André Fujita
• Beneficiário: André Fujita
• Instituição-sede: Instituto de Matemática e Estatística (IME). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Helder Takashi Imoto Nakaya ; João Ricardo Sato
• Pesq. associados: Abner Cardoso Rodrigues Neto ; Alexandre Alarcon Steiner ; Alexandre Galvão Patriota ; Andrea Parolin Jackowski ; Ariel Mariano Silber ; Carlos Alberto Moreira Filho ; Carlos Eduardo Ferreira ; Claudinei Eduardo Biazoli Junior ; Cristina Gomes Fernandes ; Daniel Yasumasa Takahashi ; David Corrêa Martins Junior ; Elisa Harumi Kozasa ; Fabricio Martins Lopes ; Itamar de Souza Santos ; Joana Bisol Balardin ; João Paulo Papa ; José Carlos Farias Alves Filho ; Mari Cleide Sogayar ; Rodrigo Affonseca Bressan ; Ronaldo Fumio Hashimoto ; Silvia Yumi Bando Takahara ; Thiago Mattar Cunha
• Auxílios(s) vinculado(s): 19/22845-9 - Abordagens computacionais com o objetivo de explorar interações intra e inter espécies e seu papel em todos os domínios da vida, AP.R SPRINT
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/10289-4 - Implementação de algoritmos eficientes para estatística de redes, BP.IC; 20/13595-6 - Análise das evidências cognitivas, comportamentais e de neuroimagem para a teoria do cérebro masculino extremo no autismo, BP.MS; 19/26284-1 - Criando um grafo de conhecimento biológico através do Wikidata com foco no projeto Human Cell Atlas, BP.DR; + mais bolsas vinculadas 20/02415-7 - StatGraph 2.0 e um massivo curso online gratuito (MOOC), BP.PD; 19/17907-5 - Inferências de conexões intercerebrais com utilização de espectroscopia de infravermelho próximo: investigação de interações adulto-criança, BP.DD; 19/16418-0 - Meta-análise de redes gênicas associadas às infecções virais humanas, BP.DD; 19/14879-0 - Investigação dos correlatos neurais da leitura e escrita em crianças: um estudo baseado em fNIRS, BP.IC; 19/12098-1 - Análise de dados de imagens ressonância magnética funcional de pacientes diagnosticados com Esquizofrenia, BP.IC - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Aprendizado computacional Biologia computacional Neurociências Big data Biologia de sistemas Estatística computacional

Resumo

A importância da Estatística nas ciências naturais é inquestionável. A Estatística é essencial para analisar dados de forma apropriada e também obter conclusões confiáveis. No entanto, pouco se é conhecido sobre métodos estatísticos formais em grafos e suas propriedades teóricas mesmo com o aumento no número de artigos relacionados com redes do mundo real (por ex., redes funcionais de cérebro, redes de interação proteína-proteína, redes de interação social). Redes são geralmente analisadas usando algoritmos computacionais baseados na teoria do grafos, como cálculo de medidas de centralidades (importância relativa dos vértices e/ou arestas) ou identificação de padrões estruturais (motivos). O principal problema com esta abordagem é o fato de redes do mundo real apresentarem flutuações intrínsecas (ruído aleatório) que os algoritmos tradicionais não levam em consideração. Portanto, métodos com perspectiva estatística podem auxiliar e complementar essas análises. A proposta deste projeto é de desenvolver desde a teoria e métodos estatístico-computacionais para grafos como também aplica-los em dados do mundo real, como as advindas da biologia molecular, neuroimagem e dados cardíacos. O desenvolvimento deste projeto será essencial para obter novos insights, solidificar a cooperação entre os pesquisadores e melhorar a qualidade na pesquisa dos grupos envolvidos. A longo prazo, pretendemos consolidar a área de Estatística de Redes, formar grupos de pesquisadores altamente qualificados, e finalmente, construir um Centro de Estatística de Redes no Brasil. Este centro atuará tanto no desenvolvimento teórico e de novas metodologias quanto nas aplicações em problemas das ciências da saúde. (AU)

Publicações científicas

(38)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

AGUIAR, RENATO S.; POHL, FABIO; MORAIS, GUILHERME L.; NOGUEIRA, FABIO C. S.; DE CARVALHO, JOSEANE B.; GUIDA, LETICIA; ARGE, LUIS W. P.; MELO, ADRIANA; MOREIRA, MARIA E. L.; CUNHA, DANIELA P.; et al. Molecular alterations in the extracellular matrix in the brains of newborns with congenital Zika syndrome. Science Signaling, v. 13, n. 635, JUN 9 2020. (13/08216-2, 12/19278-6, 18/21934-5, 17/50137-3, 18/14933-2)

WANG, JAQUELINE YU TING; WHITTLE, MARTIN R.; PUGA, RENATO DAVID; YAMBARTSEV, ANATOLY; FUJITA, ANDRE; NAKAYA, HELDER I.. Noninvasive prenatal paternity determination using microhaplotypes: a pilot study. BMC MEDICAL GENOMICS, v. 13, n. 1, OCT 23 2020. (12/19278-6, 18/21934-5)

PINAYA, WALTER H. L.; SCARPAZZA, CRISTINA; GARCIA-DIAS, RAFAEL; VIEIRA, SANDRA; BAECKER, LEA; DA COSTA, PEDRO F.; REDOLFI, ALBERTO; FRISONI, GIOVANNI B.; PIEVANI, MICHELA; CALHOUN, VINCE D.; et al. sing normative modelling to detect disease progression in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease in a cross-sectional multi-cohort stud. SCIENTIFIC REPORTS, v. 11, n. 1, AUG 3 2021. (18/21934-5, 18/04654-9)

AMBRIOLA OKU, AMANDA YUMI; ZIMEO MORAIS, GUILHERME AUGUSTO; ARANTES BUENO, ANA PAULA; FUJITA, ANDRE; SATO, JOAO RICARDO. Potential Confounders in the Analysis of Brazilian Adolescent's Health: A Combination of Machine Learning and Graph Theory. INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRONMENTAL RESEARCH AND PUBLIC HEALTH, v. 17, n. 1, JAN 2020. (19/17907-5, 18/21934-5, 16/19376-9, 18/04654-9)

BARRETO, CANDIDA; BRUNERI, GUILHERME DE ALBUQUERQUE; BROCKINGTON, GUILHERME; AYAZ, HASAN; SATO, JOAO RICARDO. A New Statistical Approach for fNIRS Hyperscanning to Predict Brain Activity of Preschoolers' Using Teacher's. FRONTIERS IN HUMAN NEUROSCIENCE, v. 15, MAY 7 2021. (18/21934-5, 18/04654-9)

RODER, MATEUS; PASSOS, LEANDRO APARECIDO; DE ROSA, GUSTAVO H.; DE ALBUQUERQUE, VICTOR HUGO C.; PAPA, JOAO PAULO. Reinforcing learning in Deep Belief Networks through nature-inspired optimization. APPLIED SOFT COMPUTING, v. 108, SEP 2021. (19/07825-1, 18/21934-5, 17/25908-6, 19/07665-4, 19/02205-5, 13/07375-0, 14/12236-1)

CREIGHTON, RACHEL; SCHUCH, VIVIANE; URBANSKI, ALYSSON H.; GIDDALURU, JEEVAN; COSTA-MARTINS, ANDRE G.; NAKAYA, I, HELDER. Network vaccinology. SEMINARS IN IMMUNOLOGY, v. 50, AUG 2020. (18/14933-2, 17/27131-9, 13/08216-2, 18/21934-5)

SATO, JOAO RICARDO; BIAZOLI JUNIOR, CLAUDINEI EDUARDO; MEDEIROS DE ARAUJO, ELIDIANNE LAYANNE; RODRIGUES, JULIA DE SOUZA; ANDRADE, SUELLEN MARINHO. A guide for the use of fNIRS in microcephaly associated to congenital Zika virus infection. SCIENTIFIC REPORTS, v. 11, n. 1, SEP 29 2021. (18/04654-9, 18/21934-5, 20/13425-3)

SUGI AFONSO, LUIS CLAUDIO; RODRIGUES, DOUGLAS; PAPA, JOAO PAULO. Nature-inspired optimum-path forest. EVOLUTIONARY INTELLIGENCE, SEP 2021. (17/25908-6, 18/21934-5, 14/12236-1, 13/07375-0, 19/07665-4)

JEAN PIERRE SCHATZMANN PERON; HELDER NAKAYA. Susceptibility of the Elderly to SARS-CoV-2 Infection: ACE-2 Overexpression, Shedding, and Antibody-dependent Enhancement (ADE). Clinics, v. 75, p. -, 2020. (13/08216-2, 17/22504-1, 18/14933-2, 17/26170-0, 12/19278-6, 18/21934-5, 17/50137-3)

PERON, J. P. S.; NAKAYA, I, H.; SCHLINDWEIN, M. A. M.; GONCALVES, M. V. M.. COVID-19 Pandemic and Dysbiosis: Can the Ivermectin Hysteria Lead to an Increase of Autoimmune Neuroinflammatory Diseases?. CRITICAL REVIEWS IN IMMUNOLOGY, v. 40, n. 6, SI, p. 537-542, 2020. (17/22504-1, 18/14933-2, 12/19278-6, 13/08216-2, 18/21934-5, 19/06372-3, 17/21363-5)

FUJITA, ANDRE; LIRA, EDUARDO SILVA; SANTOS, SUZANA DE SIQUEIRA; BANDO, SILVIA YUMI; SOARES, GABRIELA ELEUTERIO; TAKAHASHI, DANIEL YASUMASA. A semi-parametric statistical test to compare complex networks. JOURNAL OF COMPLEX NETWORKS, v. 8, n. 2, APR 2020. (18/17996-5, 18/21934-5, 15/21162-4, 15/01587-0)

GUZMAN, GROVER E. C.; STADLER, PETER F.; FUJITA, ANDRE. Efficient Laplacian spectral density computations for networks with arbitrary degree distributions. NETWORK SCIENCE, v. 9, n. 3, p. 312-327, SEP 2021. (18/21934-5)

RODRIGUES, JULIA DE SOUZA; RIBEIRO, FERNANDA LENITA; SATO, JOAO RICARDO; MESQUITA, RICKSON COELHO; BIAZOLI JUNIOR, CLAUDINEI EDUARDO. Identifying individuals using fNIRS-based cortical connectomes. BIOMEDICAL OPTICS EXPRESS, v. 10, n. 6, p. 2889-2897, JUN 1 2019. (18/21934-5)

BUENO, A. P. A.; SATO, J. R.; HORNBERGER, M.. Eye tracking - The overlooked method to measure cognition in neurodegeneration?. Neuropsychologia, v. 133, OCT 2019. (18/21934-5, 17/23020-8, 16/19376-9, 18/04654-9)

IWASHITA, ADRIANA SAYURI; RODRIGUES, DOUGLAS; GASTALDELLO, DANILO SINKITI; DE SOUZA, ANDRE NUNES; PAPA, JOAO PAULO. An incremental Optimum-Path Forest classifier and its application to non-technical losses identification. COMPUTERS & ELECTRICAL ENGINEERING, v. 95, OCT 2021. (14/12236-1, 19/07665-4, 18/21934-5, 17/02286-0, 13/07375-0)

MENDES, SERGIO LEONARDO; LOPEZ PINAYA, WALTER HUGO; PAN, PEDRO; SATO, JOAO RICARDO. Estimating Gender and Age from Brain Structural MRI of Children and Adolescents: A 3D Convolutional Neural Network Multitask Learning Model. COMPUTATIONAL INTELLIGENCE AND NEUROSCIENCE, v. 2021, MAY 26 2021. (18/21934-5, 18/04654-9)

MARCOS ANTÔNIO MACÊDO; JOÃO RICARDO SATO; RODRIGO A. BRESSAN; PEDRO MARIO PAN. Adolescent depression and resting-state fMRI brain networks: a scoping review of longitudinal studies. Revista Brasileira de Psiquiatria, 2022-07-15. (14/50917-0, 18/04654-9, 18/21934-5)

SATO, JOAO RICARDO; BIAZOLI JR, CLAUDINEI EDUARDO; MOURA, LUCIANA MONTEIRO; CROSSLEY, NICOLAS; ZUGMAN, ANDRE; PICON, FELIPE ALMEIDA; HOEXTER, MARCELO QUEIROZ; AMARO JR, EDSON; MIGUEL, EURIPEDES CONSTANTINO; ROHDE, LUIS AUGUSTO; et al. Association Between Fractional Amplitude of Low-Frequency Spontaneous Fluctuation and Degree Centrality in Children and Adolescents. BRAIN CONNECTIVITY, v. 9, n. 5, p. 379-387, JUN 1 2019. (16/04983-7, 13/08531-5, 18/21934-5, 14/50917-0, 18/04654-9)

SATO, JOAO RICARDO; BIAZOLI, CLAUDINEI EDUARDO; ZUGMAN, ANDRE; PAN, PEDRO MARIO; ARANTES BUENO, ANA PAULA; MOURA, LUCIANA MONTEIRO; GADELHA, ARY; PICON, FELIPE ALMEIDA; AMARO JR, EDSON; SALUM, GIOVANNI ABRAHAO; et al. Long-term stability of the cortical volumetric profile and the functional human connectome throughout childhood and adolescence. European Journal of Neuroscience, v. 54, n. 6, SEP 2021. (18/21934-5, 16/19376-9, 13/08531-5, 14/50917-0, 18/04654-9)

FERNANDO ANDRADE; ASUKA NAKATA; NORIKO GOTOH; ANDRÉ FUJITA. Large miRNA survival analysis reveals a prognostic four-biomarker signature for triple negative breast cancer. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 43, n. 1, p. -, 2020. (16/13422-9, 18/21934-5, 15/01587-0)

RIBEIRO, ADELE HELENA; VIDAL, MACIEL CALEBE; SATO, JOAO RICARDO; FUJITA, ANDRE. Granger Causality among Graphs and Application to Functional Brain Connectivity in Autism Spectrum Disorder. Entropy, v. 23, n. 9, SEP 2021. (18/04654-9, 18/21934-5)

DE SOUZA, RENATO WILLIAM R.; DE OLIVEIRA, JOAO VITOR CHAVES; PASSOS, JR., LEANDRO A.; DING, WEIPING; PAPA, JOAO P.; DE ALBUQUERQUE, VICTOR HUGO C.. A Novel Approach for Optimum-Path Forest Classification Using Fuzzy Logic. IEEE TRANSACTIONS ON FUZZY SYSTEMS, v. 28, n. 12, p. 3076-3086, DEC 2020. (14/12236-1, 17/25908-6, 13/07375-0, 18/21934-5, 16/19403-6)

TRAMBAIOLLI, LUCAS R.; TOSSATO, JULIANA; CRAVO, ANDRE M.; BIAZOLI, JR., CLAUDINEI E.; SATO, JOAO R.. Subject-independent decoding of affective states using functional near-infrared spectroscopy. PLoS One, v. 16, n. 1, JAN 7 2021. (18/21934-5, 18/04654-9, 15/17406-5, 17/05225-1)

PINTO, BRUNA G. G.; OLIVEIRA, ANTONIO E. R.; SINGH, YOUVIKA; JIMENEZ, LEANDRO; GONCALVES, ANDRE N. A.; OGAVA, RODRIGO L. T.; CREIGHTON, RACHEL; SCHATZMANN PERON, JEAN PIERRE; NAKAYA, I, HELDER. ACE2 Expression Is Increased in the Lungs of Patients With Comorbidities Associated With Severe COVID-19. Journal of Infectious Diseases, v. 222, n. 4, p. 556-563, AUG 15 2020. (12/19278-6, 17/50137-3, 18/21934-5, 18/14933-2, 13/08216-2)

ARIAS-CARRASCO, RAUL; GIDDALURU, JEEVAN; CARDOZO, LUCAS E.; MARTINS, FELIPE; MARACAJA-COUTINHO, VINICIUS; NAKAYA, HELDER I.. OUTBREAK: a user-friendly georeferencing online tool for disease surveillance. Biological Research, v. 54, n. 1, JUL 8 2021. (18/14933-2, 13/08216-2, 19/16419-7, 18/21934-5, 17/50137-3)

GUZMAN, GROVER E. CASTRO; FUJITA, ANDRE. Convolution-based linear discriminant analysis for functional data classification. INFORMATION SCIENCES, v. 581, p. 469-478, DEC 2021. (18/17996-5, 18/21934-5, 20/01479-1)

OKU, AMANDA YUMI AMBRIOLA; SATO, JOAO RICARDO. Predicting Student Performance Using Machine Learning in fNIRS Data. FRONTIERS IN HUMAN NEUROSCIENCE, v. 15, FEB 5 2021. (19/17907-5, 18/04654-9, 18/21934-5)

BRANDAO, W. N.; DE OLIVEIRA, M. G.; ANDREONI, R. T.; NAKAYA, H.; FARIAS, A. S.; PERON, J. P. S.. Neuroinflammation at single cell level: What is new?. Journal of Leukocyte Biology, AUG 2020. (13/08216-2, 18/21934-5, 17/50137-3, 17/26170-0, 12/19278-6, 17/22504-1, 17/21363-5, 18/14933-2, 19/06372-3)

DA SILVA FERREIRA BARRETO, CANDIDA; ZIMEO MORAIS, GUILHERME AUGUSTO; VANZELLA, PATRICIA; SATO, JOAO RICARDO. Combining the intersubject correlation analysis and the multivariate distance matrix regression to evaluate associations between fNIRS signals and behavioral data from ecological experiments. Experimental Brain Research, v. 238, n. 10, AUG 2020. (18/21934-5, 18/04654-9)

BAECKER, LEA; DAFFLON, JESSICA; DA COSTA, PEDRO F.; GARCIA-DIAS, RAFAEL; VIEIRA, SANDRA; SCARPAZZA, CRISTINA; CALHOUN, VINCE D.; SATO, JOAO R.; MECHELLI, ANDREA; PINAYA, WALTER H. L.. Brain age prediction: A comparison between machine learning models using region- and voxel-based morphometric data. Human Brain Mapping, v. 42, n. 8, MAR 2021. (18/21934-5, 18/04654-9)

SOARES JR, RAIMUNDO DA SILVA; LUKASOVA, KATERINA; CARTHERY-GOULART, MARIA TERESA; SATO, JOAO RICARDO. Student's Perspective and Teachers' Metacognition: Applications of Eye-Tracking in Education and Scientific Research in Schools. FRONTIERS IN PSYCHOLOGY, v. 12, JUL 22 2021. (19/25795-2, 18/04654-9, 18/21934-5)

GONZALEZ-DIAS, PATRICIA; LEE, EVA K.; SORGI, SARA; DE LIMA, DIOGENES S.; URBANSKI, ALYSSON H.; SILVEIRA, EDUARDO LV; NAKAYA, HELDER I.. Methods for predicting vaccine immunogenicity and reactogenicity. HUMAN VACCINES & IMMUNOTHERAPEUTICS, v. 16, n. 2, DEC 2019. (13/08216-2, 18/21934-5, 18/14933-2)

GARCIA-DIAS, RAFAEL; SCARPAZZA, CRISTINA; BAECKER, LEA; VIEIRA, SANDRA; PINAYA, WALTER H. L.; CORVIN, AIDEN; REDOLFI, ALBERTO; NELSON, BARNABY; CRESPO-FACORRO, BENEDICTO; MCDONALD, COLM; et al. Neuroharmony: A new tool for harmonizing volumetric MRI data from unseen scanners. NeuroImage, v. 220, OCT 15 2020. (18/21934-5, 18/04654-9)

REBELLO, KEILA; MOURA, LUCIANA M.; XAVIER, GABRIELA; SPINDOLA, LETICIA M.; CARVALHO, CAROLINA MUNIZ; HOEXTER, MARCELO QUEIROZ; GADELHA, ARY; PICON, FELIPE; PAN, PEDRO MARIO; ZUGMAN, ANDRE; et al. Association between spontaneous activity of the default mode network hubs and leukocyte telomere length in late childhood and early adolescence. JOURNAL OF PSYCHOSOMATIC RESEARCH, v. 127, DEC 2019. (13/08531-5, 18/21934-5, 14/50917-0, 14/07280-1, 18/04654-9)

HEINZE, RAFAEL ALVES; VANZELLA, PATRICIA; ZIMEO MORAIS, GUILHERME AUGUSTO; SATO, JOAO RICARDO. Hand motor learning in a musical context and prefrontal cortex hemodynamic response: a functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) study. COGNITIVE PROCESSING, v. 20, n. 4, p. 507-513, NOV 2019. (18/21934-5, 18/04654-9)

VATTIMO, EDOARDO F. Q.; BARROS, VIVIAN B.; REQUENA, GUARACI; SATO, JOAO R.; FATORI, DANIEL; MIGUEL, EURIPEDES C.; SHAVITT, ROSELI G.; HOEXTER, MARCELO Q.; BATISTUZZO, MARCELO C.. Caudate volume differences among treatment responders, non-responders and controls in children with obsessive-compulsive disorder. EUROPEAN CHILD & ADOLESCENT PSYCHIATRY, v. 28, n. 12, p. 1607-1617, DEC 2019. (09/09949-8, 13/08531-5, 14/50917-0, 18/21934-5, 18/04654-9)

JARDIM, VINICIUS CARVALHO; SANTOS, SUZANA DE SIQUEIRA; FUJITA, ANDRE; BUCKERIDGE, MARCOS SILVEIRA. BioNetStat: A Tool for Biological Networks Differential Analysis. FRONTIERS IN GENETICS, v. 10, JUN 21 2019. (14/50884-5, 18/21934-5, 16/13422-9, 15/21162-4, 08/57908-6)