상측두구의 동적 뇌 연결성 학습 기반 자폐 진단 시스템

박경원, 부석준, 조성배

http://doi.org/10.5626/JOK.2022.49.5.354

시각 피질 영역과 연결된 상측두구의 기형이 자폐증의 주요한 원인이라는 가설을 고려하여, 신경생물학적 증거를 보강하기 위해 두 영역 간의 뇌 기능 연결성을 이용할 수 있는 모델이 필요하다. 본 논문에서는 뇌 영상 이미지 내부의 동적 연결성을 관측치에 근거하여 선택 및 추출할 수 있는 자가집중 메커니즘과 컨볼루션 순환신경망의 조합을 제안한다. 신경망 내부에서 손실되는 동적 연결성을 보존하기 위한 계층 간 연결을 포함하는 구조와 자가 집중 메커니즘을 통해 연결성으로부터 자폐 특성을 선택 추출하는 두 가지 방법을 결합함으로써 일반화 성능을 고려하면서 두 영역의 동적 연결성 보존하는 기능을 제안한다. 제안하는 방법은 10겹 교차검증으로 평가하고, 기존 최고 자폐 진단 성능을 달성한 앙상블 신경망대비 4.90% 성능 향상을 달성한다. 추가로 신경망의 활성화 영역과 신경망 내부 임베딩 벡터 가중치를 시각화함으로써 제안하는 방법의 자폐 진단 및 뇌 영상 모델링 분야 타당성을 검증한다.