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21st International Symposium on Electrical Engineering "SIE 2025"

21st International Symposium on Electrical Engineering

SIE 2025

Detection of autism spectrum disorder with functional magnetic resonance imaging and deep learning
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Abstract

Autism spectrum disorder (ASD) represents one of the greatest challenges in neurodevelopment, characterized by impairments in social communication and restricted behavioral patterns. Current diagnostic methods, based on behavioral assessments, have limitations due to their subjectivity and variability between specialists. Given this scenario, the analysis of brain functional connectivity using resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) emerges as an objective alternative for identifying neurophysiological biomarkers associated with ASD. This study develops a computer-aided diagnosis (CAD) system that employs a deep learning (DL)-based approach and brain connectivity analysis. The system uses rs-fMRI data preprocessed by several pipelines and combines information from multiple brain atlases to extract functional connectivity patterns. These are represented in matrices projected into tangent space for analysis using a deep neural network (DNN) architecture. The models for each pipeline-atlas combination were trained and validated with 1,100 subjects from the ABIDE-I dataset using 10-iteration stratified cross-validation, demonstrating robust performance with 73.85% accuracy, 73.59% sensitivity, and 71.61% specificity. An external evaluation with 56 cases confirmed the system's generalization capabilities, achieving 70% accuracy, 70% sensitivity, and 76.92% specificity.

Resumen

El trastorno del espectro autista (TEA) representa uno de los mayores desafíos en neurodesarrollo, caracterizado por alteraciones en la comunicación social y patrones de comportamiento restringidos. Los actuales métodos diagnósticos, basados en evaluaciones conductuales, presentan limitaciones debido a su subjetividad y variabilidad entre especialistas. Ante este escenario, el análisis de conectividad funcional cerebral mediante imágenes de resonancia magnética funcional en estado de reposo (rs-fMRI) surge como una alternativa objetiva para identificar biomarcadores neurofisiológicos asociados al TEA. Este estudio desarrolla un sistema de diagnóstico asistido por computadora (CAD) que emplea un enfoque basado en aprendizaje profundo (DL) y análisis de conectividad cerebral. El sistema emplea datos de rs-fMRI preprocesados por varios pipelines y combina información de múltiples atlas cerebrales para extraer patrones de conectividad funcional. Estos son representados en matrices proyectadas al espacio tangente para analizarlas mediante una arquitectura de red neuronal profunda (DNN). Los modelos de cada combinación pipeline-atlas fueron entrenados y validados con 1100 sujetos del conjunto de datos de ABIDE-I mediante validación cruzada, estratificada, de 10 iteraciones, demostrando un rendimiento robusto con 73.85% de precisión, 73.59% de sensibilidad y 71.61% de especificidad. La evaluación externa con 56 casos confirmó la capacidad de generalización del sistema, alcanzando 70% de precisión, 70% de sensibilidad y 76.92% de especificidad.

About The Speaker

Darián Capote Quintana

Ing. Darián Capote Quintana

UCLV Flag of Cuba

Discussion

Practical Info
No Presencial
Spanish / Español
October 23, 2025 9:45 AM
15 minutes
Salon 1
Authors
Ing. Darián Capote Quintana
Marlen Pérez Díaz
Karla Batista García-Ramó
Keywords
Aprendizaje profundo
Deep learning
Deep neural network
Functional magnetic resonance imaging
Red neuronal profunda
Resonancia magnética funcional
Trastorno del espectro autista
autism spectrum disorder
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