تشخیص مناطق فعّال در تصاویر fMRI با استفاده از مدل‌های غیرخطی همرشتاین-وینر و NARMA

سیستم fMRIدر شناخت فعّالیت‌های عصبی کاربرد زیادی دارد. پاسخ مغز به آزمایش ترتیب داده شده از طریق سیگنال‌ها و تصاویر به دست آمده در خلال تصویربرداری fMRI، قابل بررسی است. مطالعات مختلف انجام شده بر روی سیگنال میزان اکسیژن دهی خون، رابطه غیرخطی بین تحریک اعمالی و پاسخ دریافت شده از نرون‌ها را نشان می‌دهد. در این مقاله، به بررسی روش‌های غیرخطی تحلیل تصاویر fMRIخواهیم پرداخت. برای این مقصود، به بررسی روش‌های غیرخطی با تأکید بر پارامترهای فیزیولوژیکی اثرگذار بر سیگنال BOLDو روش‌های غیرخطی که بدون در نظر گرفتن عوامل فیزیولوژیکی، رابطه ورودی و خروجی، یعنی سیگنال تحریک و سیگنال fMRIرا مدل می‌کنند؛ می‌پردازیم. روش بالون را نیز به عنوان یک روش غیرخطی فیزیولوژیکی بررسی کرده و از طریق آن روش جدیدی برای تعیین مناطق فعّال مغز ارائه کرده‌ایم. همچنین روش‌های همرشتاین-وینر و NARMAو مدل ولترا به عنوان روش‌های غیرفیزیولوژیکی مورد بحث قرار گرفته و توانایی آنها در مدل کردن و تشخیص مناطق فعّال مغز مورد ارزیابی قرار گرفته است. علاوه بر روش‌های به‌کار رفته برای آشکارسازی نقاط فعّال بر روی دو مجموعه از داده‌ها (با تحریک شبیه‌سازی شده و تحریک واقعی) ارزیابی شده‌اند. در مجموعه دادگان شماره یک به ازای سطح آستانه 45/0 در هر سه مدل، میزان اندیس جکارد برای مدل‌های همرشتاین-وینر، NARMAو مدل ولترا به ترتیب 90/0، 0/1 و 91/0 به‌دست آمد. در مجموعه داد‌گان شماره دو به ازای آستانه‌های مختلف (به ترتیب 35/0، 40/0 و 45/0) این اندیس به ترتیب 85/0، 9/0 و 87/0 است.