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Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/57190

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Campo DC Valor Lengua/Idioma
dc.contributor.advisorSANTOS, Fernando Antônio Nóbrega-
dc.contributor.authorCUNHA, Jonatas Teodomiro Silva da-
dc.date.accessioned2024-08-02T15:36:26Z-
dc.date.available2024-08-02T15:36:26Z-
dc.date.issued2024-01-08-
dc.identifier.citationCUNHA, Jonatas Teodomiro Silva da. Emergent high-order modularity in the human connectome network. 2024. Dissertação (Mestrado em Matemática) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/57190-
dc.description.abstractThe usage of graphs to model relationships between variables is a common and well- established practice, but, like every model, it has its limitations. In this work, we explore a workaround for one of those limitations: the correct representation of interactions between more than 2 variables. Specifically, we investigate the 3-by-3 interaction between areas of the brain, modeled using 3-uniform hypergraphs. Given that the pairwise network models of the brain exhibit a modular property, i.e., the presence of vertex modules in the graph, our goal here is to determine if the modular property persists in hypergraphs, using modularity as our metric with a threshold set at 0.3. We utilized data from rs-fMRI scans of 1018 young adults, provided by the Human Connectome Project (HCP). For each patient, we obtained 2 rs-fMRI scans. We observed the 3-by-3 interactions between areas of the brain using two information theory metrics: Interaction Information (II) and Total Correlation (TC) to quantify the relation between the triplets. In total, we generated 12216 networks, 12 for each patient. We identified a modular structure that exhibited modularity above the threshold in 12202 hypergraphs, indicating the existence of a high-order modular property in the human brain. To further analyze the findings, we conducted a comparison using linear regression between the modularity and the clinical data of each patient, categorizing individuals by sex. We observed that the modularity has statistical significance (with a p-value below 0.05) in distinct datasets for males and females, with only one intersection between them. Additionally, we compared the clinical data where the high-order modularity has a p-value below 0.05 with the clinical data where the modularity of the pairwise method has a p-value below 0.05. We found that the intersection between the two methods is minimal, indicating that high-order approaches provide different information than pairwise methods.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPESpt_BR
dc.language.isoengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pernambucopt_BR
dc.rightsembargoedAccesspt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectAnálise de dados topológicapt_BR
dc.subjectTeoria dos grafospt_BR
dc.subjectDetecção de comunidadespt_BR
dc.subjectLaplaciano de hodgept_BR
dc.subjectRedes cerebraispt_BR
dc.titleEmergent high-order modularity in the human connectome networkpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.advisor-coSOUZA, Danillo Barros de-
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5494015253437770pt_BR
dc.publisher.initialsUFPEpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.degree.levelmestradopt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9100032882367430pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pos Graduacao em Matematicapt_BR
dc.description.abstractxO uso de grafos para modelar relações entre variáveis é uma prática comum e bem estabelecida, mas, como todo modelo, possui suas limitações. Neste trabalho, exploramos uma solução alternativa para uma dessas limitações: a representação correta de interações entre mais de 2 variáveis. Especificamente, investigamos a interação 3-a-3 entre áreas do cérebro, modelada usando hipergrafos 3-uniformes. Considerando que os modelos de rede 2-a-2 do cérebro apresentam uma propriedade modular, ou seja, a presença de módulos de vértices no grafo, nosso objetivo aqui é determinar se essa propriedade modular se mantem em hipergrafos, utilizando a modularidade como nossa métrica com um thresh- old de 0,3. Utilizamos dados de ressonância magnética funcional em repouso (rs-fMRI) de 1018 adultos jovens, fornecidos pelo Projeto Connectome Humano (HCP). Para cada paciente, obtivemos 2 exames rs-fMRI. Observamos as interações 3-a-3 entre áreas do cérebro usando duas métricas de teoria da informação, Interaction Information (II) e To- tal Correlation (TC), para quantificar a relação entre as triplas. No total, geramos 12216 hipergrafos, 12 para cada paciente. Identificamos uma estrutura modular que apresentou modularidade acima do threshold em 12202 desses hipergrafos, indicando a existência de uma propriedade modular de alta ordem no cérebro humano. Para analisar ainda mais os resultados, realizamos uma comparação usando regressão linear entre a modularidade e os dados clínicos de cada paciente, categorizando os indivíduos por sexo. Observamos que a modularidade tem significância estatística (com um valor de p abaixo de 0, 05) em conjuntos de dados distintos para homens e mulheres, com apenas uma interseção entre eles. Além disso, comparamos os dados clínicos nos quais a modularidade nos hipergrafos tem um p-valor abaixo de 0, 05 com os dados clínicos nos quais a modularidade de méto- dos 2-a-2 tem um p-valor abaixo de 0, 05. Vimos que a interseção entre os dois métodos é mínima, indicando que abordagens de alta ordem fornecem informações diferentes do que os métodos 2-a-2.pt_BR
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/1438951601207489pt_BR
Aparece en las colecciones: Dissertações de Mestrado - Matemática

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