Deep Reinforcement Learning Guided Graph Neural Networks for Brain Network Analysis

Auteurs : Xusheng Zhao, Jia Wu, Hao Peng, Amin Beheshti, Jessica Monaghan, David McAlpine, Heivet Hernandez-Perez, Mark Dras, Qiong Dai, Yangyang Li, Philip S. Yu, Lifang He

Licence : CC BY 4.0

Résumé : Modern neuroimaging techniques, such as diffusion tensor imaging (DTI) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), enable us to model the human brain as a brain network or connectome. Capturing brain networks' structural information and hierarchical patterns is essential for understanding brain functions and disease states. Recently, the promising network representation learning capability of graph neural networks (GNNs) has prompted many GNN-based methods for brain network analysis to be proposed. Specifically, these methods apply feature aggregation and global pooling to convert brain network instances into meaningful low-dimensional representations used for downstream brain network analysis tasks. However, existing GNN-based methods often neglect that brain networks of different subjects may require various aggregation iterations and use GNN with a fixed number of layers to learn all brain networks. Therefore, how to fully release the potential of GNNs to promote brain network analysis is still non-trivial. To solve this problem, we propose a novel brain network representation framework, namely BN-GNN, which searches for the optimal GNN architecture for each brain network. Concretely, BN-GNN employs deep reinforcement learning (DRL) to train a meta-policy to automatically determine the optimal number of feature aggregations (reflected in the number of GNN layers) required for a given brain network. Extensive experiments on eight real-world brain network datasets demonstrate that our proposed BN-GNN improves the performance of traditional GNNs on different brain network analysis tasks.

Soumis à arXiv le 18 Mar. 2022

Explorez l'arbre d'article

Cliquez sur les nœuds de l'arborescence pour être redirigé vers un article donné et accéder à leurs résumés et assistant virtuel

Accédez également à nos Résumés, ou posez des questions sur cet article à notre Assistant IA.

Recherchez des articles similaires (en version bêta)

En cliquant sur le bouton ci-dessus, notre algorithme analysera tous les articles de notre base de données pour trouver le plus proche en fonction du contenu des articles complets et pas seulement des métadonnées. Veuillez noter que cela ne fonctionne que pour les articles pour lesquels nous avons généré des résumés et que vous pouvez le réexécuter de temps en temps pour obtenir un résultat plus précis pendant que notre base de données s'agrandit.