The aim of this article is to infer the connectivity structures of brain regions before and during epileptic seizure. Our contributions are fourfold. First, we propose a 6N-dimensional stochastic differential equation for modelling the activity of N coupled populations of neurons in the brain. This model further develops the (single population) stochastic Jansen and Rit neural mass model, which describes human electroencephalography (EEG) rhythms, in particular signals with epileptic activity. Second, we construct a reliable and efficient numerical scheme for the model simulation, extending a splitting procedure proposed for one neural population. Third, we propose an adapted Sequential Monte Carlo Approximate Bayesian Computation algorithm for simulation-based inference of both the relevant real-valued model parameters as well as the {0,1}-valued network parameters, the latter describing the coupling directions among the N modelled neural populations. Fourth, after illustrating and validating the proposed statistical approach on different types of simulated data, we apply it to a set of multi-channel EEG data recorded before and during an epileptic seizure. The real data experiments suggest, for example, a larger activation in each neural population and a stronger connectivity on the left brain hemisphere during seizure.


翻译:本文旨在推断癫痫发作前及发作期间脑区连接结构。我们的贡献分为四点。首先,我们提出了一个6N维随机微分方程,用于建模大脑中N个耦合神经元群体的活动。该模型进一步发展了(单群体)随机Jansen和Rit神经质量模型,该模型描述了人类脑电图(EEG)节律,特别是具有癫痫活动的信号。其次,我们为模型模拟构建了可靠且高效的数值方案,扩展了为单个神经群体提出的分裂过程。第三,我们提出了一个自适应序列蒙特卡罗近似贝叶斯计算算法,用于基于模拟的推断,推断相关的实值模型参数以及{0,1}值网络参数,后者描述了N个建模神经群体之间的耦合方向。第四,在将所提出的统计方法在不同类型模拟数据上进行验证后,我们将其应用于癫痫发作前及发作期间记录的一组多通道脑电图数据。真实数据实验表明,例如,在癫痫发作期间,每个神经群体中的激活更强,且左脑半球上的连接性更强。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月11日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | Sheaf-ADMM:用可微优化学习多智能体协调
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:12
综述 | OPSD:大语言模型的在线策略自蒸馏
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:08
算法化战争:人工智能时代的新范式(万字长文)
帕兰蒂尔Maven:军事人工智能的新纪元
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:00
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
3+阅读 · 5月31日
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员