黄色区域显示活动增加的功能磁共振图像
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0 由韦恩州立大学数学系教授领导的研究正在帮助韦恩州立大学精神病学和行为神经科学系的研究人员分析功能磁共振成像数据
功能磁共振成像是从体内大脑收集的一类卓越的信号，在精神病学、神经病学和儿科等许多医学领域的脑功能障碍研究中不可替代
安德鲁·萨尔奇博士
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韦恩州立大学文理学院的数学副教授，正领导着一个多学科团队，该团队正在研究拓扑数据分析(数学的一个分支)的概念如何应用于恢复功能磁共振成像数据中的“隐藏”结构
“我们假设，使用许多用于功能磁共振成像数据分析的标准工具，功能磁共振成像信号的各个方面不容易被发现，这些工具战略性地减少了要考虑的数据维度的数量
因此，这些方面可能会被拓扑数据分析的数学领域(也称为TDA)的概念所发现，这是为了在高维数据集上使用。”
“表征功能磁共振成像数据的高维度包括空间的三个维度——也就是说，信号在大脑的哪个位置获得——时间——或者信号如何随着大脑状态随时间的变化而变化——以及信号强度——或者功能磁共振成像信号的强度如何根据任务而变化
当与任务引起的变化相关时，结果反映了大脑功能和功能障碍的生物学意义
这是一项独特的合作工作，分别关注TDA和功能磁共振成像的复杂性，展示了TDA如何应用于收集的真实功能磁共振成像数据，并提供了我们为实施分析而开发的开放存取计算软件
" 研究文章《从数学到医学:拓扑数据分析实用入门和功能磁共振成像数据潜在结构功能发现相关分析工具的开发》发表在8月号
12期《PLOS一号》
在这篇论文中，研究小组利用TDA发现了大脑前扣带皮层的数据结构，这是大脑中一个关键的控制区域
这些结构——在TDA被称为不可收缩环——出现在实验的特定条件下，并且没有使用传统的功能磁共振分析技术来识别
博士瓦伊巴夫·迪瓦卡尔说:“我们期待这部作品成为引文经典。”
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精神病学和行为神经科学教授，研究合作者
“我们提供了一个清晰的论点，说明为什么使用功能磁共振成像的医学研究人员应该考虑使用TDA，为什么拓扑学家应该将注意力转向复杂功能磁共振成像数据的研究，而不仅仅是将TDA应用于功能磁共振成像
此外，这项重要的工作为读者提供了此类应用程序的经验演示，我们为潜在用户提供了我们使用的工具，以便他们能够反过来将其应用到自己的数据中
" “我们正在进行的利用TDA功能磁共振成像的研究将为评估大脑功能提供一种独特和互补的方法，并将给予医学研究人员更大的灵活性来处理他们数据中的复杂属性，”萨尔奇说
“特别是，我们的工作将帮助功能磁共振成像研究人员意识到TDA的巨大力量，它旨在解决数据的复杂性，并将提高在神经科学和医学中使用功能磁共振成像的价值
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