We study high-dimensional mediation analysis in which exposures, mediators, and outcomes are all multivariate, and both exposures and mediators may be high-dimensional. We formalize this as a many (exposures)-to-many (mediators)-to-many (outcomes) (MMM) mediation analysis problem. Methodologically, MMM mediation analysis simultaneously performs variable selection for high-dimensional exposures and mediators, estimates the indirect effect matrix (i.e., the coefficient matrices linking exposure-to-mediator and mediator-to-outcome pathways), and enables prediction of multivariate outcomes. Theoretically, we show that the estimated indirect effect matrices are consistent and element-wise asymptotically normal, and we derive error bounds for the estimators. To evaluate the efficacy of the MMM mediation framework, we first investigate its finite-sample performance, including convergence properties, the behavior of the asymptotic approximations, and robustness to noise, via simulation studies. We then apply MMM mediation analysis to data from the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative to study how cortical thickness of 202 brain regions may mediate the effects of 688 genome-wide significant single nucleotide polymorphisms (SNPs) (selected from approximately 1.5 million SNPs) on eleven cognitive-behavioral and diagnostic outcomes. The MMM mediation framework identifies biologically interpretable, many-to-many-to-many genetic-neural-cognitive pathways and improves downstream out-of-sample classification and prediction performance. Taken together, our results demonstrate the potential of MMM mediation analysis and highlight the value of statistical methodology for investigating complex, high-dimensional multi-layer pathways in science. The MMM package is available at https://github.com/THELabTop/MMM-Mediation.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
读书报告 | Deep Learning for Extreme Multi-label Text Classification
科技创新与创业
48+阅读 · 2018年1月10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
0+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
0+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
0+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
Arxiv
0+阅读 · 4月17日
VIP会员
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
13+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关VIP内容
相关资讯
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
读书报告 | Deep Learning for Extreme Multi-label Text Classification
科技创新与创业
48+阅读 · 2018年1月10日
相关基金
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
0+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
0+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
0+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员