来自arXiv的预印本论文NeuroAlign由Xiongri Shen及另外15位作者共同完成,于2026年5月31日提交,归属于计算机视觉与模式识别(cs.CV)方向,并交叉列入人工智能(cs.AI)。该研究关注的是一个长期存在的难题:如何把功能MRI(fMRI)与扩散张量成像(DTI)这两类信息互补的神经影像数据有效结合起来,用于轻度认知障碍(MCI)的分析。功能影像反映大脑活动的动态连接模式,结构影像则揭示白质纤维通路等解剖学基础,两者结合在理论上能提供更全面的判断依据;但在实践中,异质化的特征空间与彼此错位的表示,使得融合过程困难重重。
为了应对上述挑战,作者提出了NeuroAlign,一个面向结构化多模态融合的分层框架。该框架包含两个核心组件。第一个是双模态分层对齐(Dual-Modal Hierarchical Alignment,DMHA),它负责对多尺度的动态连接进行建模,并在动态与静态表示之间、功能与结构嵌入之间建立对齐关系。第二个是双域分层交互(Dual-Domain Hierarchical Interaction,DDHI),它让连接层面与区域层面的特征之间既能进行细粒度的调制,也能实现全局层面的交互。通过这种由对齐到交互的层次化设计,模型试图在保留各模态特有信息的同时,形成统一的表示。
除预测性能外,可解释性也是该工作的重要一环。为此,研究团队设计了协同激活映射(Synergistic Activation Mapping,SAM),这是一种无需梯度、面向标记物的归因方法,可分别作用于动态功能连接(DFC)、静态功能连接(SFC)、低频涨落振幅(ALFF)以及各向异性分数(FA)等特征。与依赖反向传播梯度的常规可视化手段不同,SAM以标记物为导向,便于在特征层面上检视模型究竟依赖了哪些信号。
在实验部分,作者在GUTCM、ADNI和OASIS三个数据集上采用五折验证进行评估。结果显示,NeuroAlign在MCI与主观认知下降(SCD)检测任务上取得了有竞争力的表现,并初步展现出跨数据集的迁移能力。需要注意的是,文中的表述较为审慎,将迁移性称为初步结果,并未宣称已达到临床部署所需的稳健水平。
归因分析进一步揭示了具有模态特异性的脑区模式,同时也发现部分模式在不同模态之间保持一致,这为多模态表示的分析提供了由模型推导出的证据,也为理解模型决策与神经生物学机制之间的联系提供了线索。整体来看,该工作的贡献集中在融合架构的对齐与交互设计,以及配套的特征级归因工具上,其临床价值仍待更大规模、更多样化的数据验证。