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加州大学戴维斯分校彭捷教授:纤维束方向分布函数估计及其在使用HCP D-MRI数据研究脑侧化中的应用

光华讲坛——社会名流与企业家论坛第 5843 期

(线上讲座)

主题纤维束方向分布函数估计及其在使用HCP D-MRI数据研究脑侧化中的应用

主讲人加州大学戴维斯分校彭捷教授

主持人统计学院 林华珍教授

时间2020年9月15日(周二)上午11:00-12:00

直播平台及会议ID腾讯会议,586 497 232

主办单位:统计研究中心和统计学院 科研处

主讲人简介:

 彭捷, 2004获斯坦福大学统计学博士学位, 现为加州大学戴维斯分校统计学教授。她的的研究领域包括图模型,高维数据分析,脑成像数据分析,统计遗传学/基因组学,函数型数据分析。她的研究受到美国国家科学基金会(NSF)和国立卫生研究院(NIH)的资助。详情请见其个人主页:https://statistics.ucdavis.edu/people/jie-peng

内容提要:

扩散加权磁共振成像(diffusion-weighted magnetic resonance imaging -- D-MRI)是一种表征生物样品组织结构的体内和非侵入性的成像技术。D-MRI的一项主要应用是用于白质纤维束 (white matter fiber tract) 重建。在这次报告中,我们将讨论使用来自 Human Connectome ProjectHCP)的D-MRI数据研究上纵向纤维束 (Superior Longitudinal Fasciculus -- SLF) 的脑侧化问题。 SLF是涉及运动,视觉,空间,记忆和语言功能的主要协会纤维束 (association fibers) 之一。对于每个HCP个体,我们在其每个大脑半球中重建SLF,并由此得到一个量化两个半球之间差异的侧化分数。我们然后将此侧化分数与性别和手的惯用性(handedness)相关联。我们发现SLF侧化很可能在惯用右手和惯用左手的个体中是不同的。D-MRI的此类应用需要计算上可处理大批量图像且同时能够提供局部神经纤维结构准确估计的统计方法。我们提出了一种计算效率高的新方法来对每个大脑体素(brain voxel)估算其纤维束方向分布函数(fiber orientation distribution function -- FOD).我们称这个新方法为逐块James-Stein估计(BJS) BJS利用球形谐波(spherical harmonics -- SH)基来表征FOD,并对SH系数实施块状非线性方式的收缩(shrinkage)。我们通过合成D-MRI数据显示,BJS在计算效率和准确性上均具有优势。


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