Geração, discriminação e Metrificação de padrões de conectividade funcional cerebral

• Processo: 20/04119-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Vigência (Início): 01 de julho de 2020
• Vigência (Término): 30 de junho de 2021
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação
• Pesquisador responsável: João Ricardo Sato
• Beneficiário: Pedro Machado Nery dos Santos
• Instituição Sede: Centro de Matemática, Computação e Cognição (CMCC). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Assunto(s): Aprendizado computacional Neurodesenvolvimento Biomarcadores Conectividade funcional Métrica Eficiência In vivo Ressonância magnética funcional Análise estatística de dados
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aprendizado de Máquina | ressonância magnética funcional | Aprendizado de Máquina

Resumo

Grande parte dos distúrbios mentais podem ser contextualizados como um estabelecimento inadequado de conexões no cérebro humano, em especial num contexto de neurodesenvolvimento atípico. Há grande interesse na caracterização de tal atipicidade, bem como em biomarcadores e métricas que possam avaliar a progressão ou risco de tais doenças. A análise de dados de ressonância magnética funcional (fMRI) é particularmente interessante nesse cenário pela possibilidade de avaliação in vivo, permitindo acompanhar a evolução de quadros, delinear propostas de intervenção, e delimitar fatores de risco para pacientes. Este projeto busca utilizar matrizes de conectividade resultantes de uma análise por áreas de interesse em exames de fMRI para modelar o padrão de conectividade cerebral de um cérebro típico. É proposto o uso do modelo GAN (Generative Adversarial Network), capaz de reproduzir (parcela geradora) e reconhecer (parcela discriminadora) o padrão de tipicidade presente nos dados através de um processo de aprendizado de máquina adversário. A análise do modelo auxiliará a proposição de uma métrica de tipicidade posteriormente confrontada a indicadores cognitivos dos pacientes, tais como o DAWBA (Development and Well-Being Assessment) e o CBCL (Child Behavior Checklist), num processo de validação e análise estatística. Os algoritmos LIME e SHAP serão utilizados de maneira a fornecer mais informações de quais características têm maior para relevância para predições do modelo. Testes utilizando dados de indivíduos típicos e atípicos serão utilizados para análise de performance.

Publicações científicas

(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)

DOS SANTOS, PEDRO MACHADO NERY; MENDES, SERGIO LEONARDO; BIAZOLI, CLAUDINEI; GADELHA, ARY; SALUM, GIOVANNI ABRAHAO; MIGUEL, EURIPEDES CONSTANTINO; ROHDE, LUIS AUGUSTO; SATO, JOAO RICARDO. Assessing atypical brain functional connectivity development: An approach based on generative adversarial networks. FRONTIERS IN NEUROSCIENCE, v. 16, p. 12-pg., 2023-01-09. (22/07782-3, 18/04654-9, 20/04119-6, 14/50917-0, 21/05332-8, 18/21934-5)