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

سیستم fmri در 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 fmri خواهیم پرداخت. برای این مقصود، به بررسی روش‌های غیرخطی با تاکید بر پارامترهای فیزیولوژیکی اثرگذار بر سیگنال bold و روش‌های غیرخطی که بدون در نظر گرفتن عوامل فیزیولوژیکی، رابطه ورودی و خروجی، یعنی سیگنال تحریک و سیگنال fmri را 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 ارایه کرده‌ایم. همچنین روش‌های همرشتاین-وینر و narma و 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، narma و 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.