Shift-Invariant Canonical Polyadic Decomposition of Complex-Valued Multi-Subject fMRI Data with a Phase Sparsity Constraint
Julkaisuvuosi
2020
Tekijät
Kuang, Li-Dan; Lin, Qiu-Hua; Gong, Xiao-Feng; Cong, Fengyu; Wang, Yu-Ping; Calhoun, Vince D.
Tiivistelmä
Canonical polyadic decomposition (CPD) of multi-subject complex-valued fMRI data can be used to provide spatially and temporally shared components among groups with both magnitude and phase information. However, the CPD model is not well formulated due to the large subject variability in the spatial and temporal modalities, as well as the high noise level in complex-valued fMRI data. Considering that the shift-invariant CPD can model temporal variability across subjects, we propose to further impose a phase sparsity constraint on the shared spatial maps to denoise the complex-valued components and to model the inter-subject spatial variability as well. More precisely, subject-specific time delays are first estimated for the complex-valued shared time courses in the framework of real-valued shift-invariant CPD. Source phase sparsity is then imposed on the complex-valued shared spatial maps. A smoothed $\ell _{\mathbf {{0}}}$ norm is specifically used to reduce voxels with large phase values after phase de-ambiguity based on the small phase characteristic of BOLD-related voxels. The results from both the simulated and experimental fMRI data demonstrate improvements of the proposed method over three complex-valued algorithms, namely, tensor-based spatial ICA, shift-invariant CPD and CPD without spatiotemporal constraints. When comparing with a real-valued algorithm combining shift-invariant CPD and ICA, the proposed method detects 178.7% more contiguous task-related activations.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Jyväskylän yliopisto
Cong Fengyu
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Kustantaja
Volyymi
39
Numero
4
Sivut
844-853
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
2
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Neurotieteet
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Yhdysvallat (USA)
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1109/TMI.2019.2936046
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä