التعلم الآلي لبيانات تصوير الدماغ متعددة الأنماط واسعة النطاق يكشف الروابط العصبية لتفضيل اليد

يُعدّ التمايز أحد الخصائص الأساسية للعديد من السلوكيات وتنظيم الدماغ، وقد تم اقتراح أن التمايز غير الطبيعي مرتبط بمختلف الاضطرابات المرتبطة بالدماغ مثل التوحد والفصام. يعتبر استخدام اليد اليمنى أحد أبرز علامات التمايز السلوكي البشري، ومع ذلك لا يزال أساسه العصبي غير محدد. هنا، نقدم تحليلًا واسع النطاق لتفضيل اليد، كما تم قياسه من خلال الاتجاه الذاتي لتفضيل اليد، وتغيره المرتبط بتنظيم الدماغ الهيكلي والوظيفي في بنك بيانات المملكة المتحدة (N = 36,024). تم اعتماد نهج تعلم آلي متعدد المتغيرات مع بيانات تصوير الدماغ متعددة الأنماط، لكشف مدى نجاح ميزات تصوير الدماغ في التنبؤ بتفضيل اليد لدى الأفراد (أي، اليد اليمنى مقابل غير اليد اليمنى) وتحديد أولى بصمات الدماغ التي ساهمت في التنبؤ. بشكل عام، أظهرت النتائج أداءً جيدًا في التنبؤ، مع درجة مساحة تحت منحنى خصائص التشغيل المستقبلية (AUROC) تصل إلى 0.72، مدفوعة إلى حد كبير بقياسات الحالة الراحة الوظيفية. أشارت تحليلات الآفة الافتراضية وتحليل فك التشفير واسع النطاق إلى أن الشبكات الدماغية التي كانت ذات أهمية أكبر في التنبؤ أظهرت ارتباطًا وظيفيًا بحركة اليد وعدة وظائف إدراكية عليا بما في ذلك اللغة، والحساب، والتفاعل الاجتماعي. أظهرت التحليلات الجينية لمساهمات تعدد أشكال الحمض النووي الشائعة إلى درجة التنبؤ بتفضيل اليد المستخلصة من التصوير وجود وراثة ملحوظة (h2=7.55%، p <0.001) كانت مشابهة وأعلى قليلاً من تلك لقياس التصرف نفسه (h2=6.74%، p <0.001). كانت العلاقة الوراثية بين الاثنين عالية (rg=0.71)، مما يشير إلى أن الدرجة المستخلصة من التصوير يمكن استخدامها كبديل في الدراسات الجينية حيث لا يتوفر قياس السلوك. لقد ألقى هذا الدراسة واسعة النطاق باستخدام تصوير الدماغ متعدد الأنماط والتعلم الآلي متعدد المتغيرات ضوءًا جديدًا على الروابط العصبية لتفضيل اليد البشرية.