Whole-Brain Virtual Twins from Open Connectome Data

Tüm-Beyin Sanal İkizleri: Açık Bağlantıom Verisinden

English

This repository holds the notebook, result tables and bilingual figures of the study

"Are Whole-Brain Virtual Twins Personal? Evidence from Open Connectome Data and a Bibliometric Review including Türkiye" (submitted to the Journal of Computational Bioengineering and Clinical Medicine).

Source code and issue tracking: GitHub repository · Run it:

Summary

Subject-specific whole-brain models were built for seven healthy adults from the Human Connectome Project: 80 cortical Stuart–Landau (Hopf) oscillators coupled through each participant's own diffusion-MRI connectome and tuned to regional frequencies measured from the participant's own resting-state fMRI. One global coupling parameter was calibrated per participant.

Measure	Result
Direct structure–function correlation	r = 0.263 ± 0.042
Virtual twin vs. empirical functional connectivity	r = 0.471 ± 0.115 (7/7 participants, p = 0.016)
Prediction of unseen data (second half of the recording)	r = 0.455 (69% of the test–retest ceiling)
Shuffled-connectome twin (null model)	r = 0.065
Own twin vs. other participants' twins	Δr = −0.007, permutation p = 0.78 → not personal
Virtual lesion maps: reliability / link to node strength	ρ = 0.85 / ρ = 0.79
OpenAlex brain/neuro digital twin publications, 2015–2026	1,164 (precision 96%); Türkiye 19th with 12

Take-home message: the twins capture the shared architecture of the human connectome and generalise over time, but personalisation has to be demonstrated rather than assumed.

Path	Description
`sanal_ikiz_noroinformatik.ipynb`	Complete analysis, Turkish commentary; runs end-to-end in Google Colab (~40–50 min)
`ciktilar/tablo*.csv`	Result tables: data summary, calibration, cross-validation, specificity, virtual lesions, literature table
`ciktilar/openalex_*.csv`	OpenAlex query results (accessed 1 November 2026)
`sekiller/en/`, `sekiller/tr/`	16 figures each in English and Turkish, 300 dpi JPEG

CSV column headers are in Turkish (e.g., Denek = participant, Ortalama bozulma = mean disruption, Düğüm gücü = node strength).

Data provenance

The neuroimaging data are not redistributed here. They are loaded at run time from the open-source neurolib library. Data were provided by the Human Connectome Project, WU-Minn Consortium (Principal Investigators: David Van Essen and Kamil Ugurbil; 1U54MH091657), funded by the 16 NIH Institutes and Centers that support the NIH Blueprint for Neuroscience Research, and by the McDonnell Center for Systems Neuroscience at Washington University. HCP data use is subject to the HCP Open Access Data Use Terms. Bibliometric records come from OpenAlex (CC0).

Intended use and limitations

Intended for teaching and reproducing whole-brain modelling, and as a template for testing personalisation in digital twin pipelines. Not intended for clinical decisions. Limitations: small sample (n = 7), one resting-state run per participant, a deliberately minimal model, cortical regions only, virtual lesions on healthy connectomes, and bibliometric counts that depend on query and access date.

Citation

@article{AUTHOR2026virtualtwins,
  title   = {Are Whole-Brain Virtual Twins Personal? Evidence from Open Connectome Data and a Bibliometric Review including T{\"u}rkiye},
  author  = {AUTHOR, A. and AUTHOR, B.},
  journal = {Journal of Computational Bioengineering and Clinical Medicine},
  year    = {2026},
  note    = {Submitted}
}

Generative AI (Claude, Anthropic) assisted with code, figures and text drafting; all content was reviewed and verified by the authors.

Türkçe

Bu depo, aşağıdaki çalışmanın notebook'unu, sonuç tablolarını ve iki dilli şekillerini içerir:

"Tüm-Beyin Sanal İkizleri Kişiye Özgü mü? Açık Bağlantıom Verisinden Kanıtlar ve Türkiye'yi Kapsayan Bibliyometrik Bir Derleme" (Journal of Computational Bioengineering and Clinical Medicine dergisine gönderilmiştir).

Kaynak kod ve sorun bildirimi: GitHub deposu · Çalıştırmak için:

Özet

Human Connectome Project'ten yedi sağlıklı yetişkin için kişiye özel tüm-beyin modelleri kurulmuştur: Her katılımcının kendi difüzyon MR bağlantıomu üzerinden bağlanan ve kendi dinlenim-hali fMR verisinden ölçülen bölgesel frekanslara ayarlanan 80 kortikal Stuart–Landau (Hopf) osilatörü. Her katılımcı için tek bir global bağlaşım parametresi kalibre edilmiştir.

Ölçü	Sonuç
Doğrudan yapı–işlev korelasyonu	r = 0,263 ± 0,042
Sanal ikiz ile ampirik fonksiyonel bağlantı	r = 0,471 ± 0,115 (7/7 katılımcı, p = 0,016)
Görülmemiş verinin öngörülmesi (kaydın ikinci yarısı)	r = 0,455 (test-tekrar tavanının %69'u)
Karıştırılmış bağlantıom ikizi (sıfır modeli)	r = 0,065
Kendi ikizi ile başkalarının ikizleri	Δr = −0,007, permütasyon p = 0,78 → kişiye özgü değil
Sanal lezyon haritaları: güvenilirlik / düğüm gücüyle ilişki	ρ = 0,85 / ρ = 0,79
OpenAlex beyin/nöro dijital ikiz yayınları, 2015–2026	1.164 (kesinlik %96); Türkiye 12 yayınla 19. sırada

Ana mesaj: İkizler insan bağlantıomunun ortak mimarisini yakalar ve zaman içinde genellenir; ancak kişiselleştirme varsayılmamalı, gösterilmelidir.

İçerik

Yol	Açıklama
`sanal_ikiz_noroinformatik.ipynb`	Analizin tamamı, Türkçe açıklamalı; Google Colab'da baştan sona çalışır (~40–50 dk)
`ciktilar/tablo*.csv`	Sonuç tabloları: veri özeti, kalibrasyon, çapraz doğrulama, özgüllük, sanal lezyon, literatür tablosu
`ciktilar/openalex_*.csv`	OpenAlex sorgu sonuçları (erişim tarihi 1 Kasım 2026)
`sekiller/en/`, `sekiller/tr/`	İngilizce ve Türkçe 16'şar şekil, 300 dpi JPEG

Verinin kaynağı

Nörogörüntüleme verileri burada yeniden dağıtılmaz; çalışma sırasında açık kaynak neurolib kütüphanesinden yüklenir. Veriler Human Connectome Project, WU-Minn Konsorsiyumu (Yürütücüler: David Van Essen ve Kamil Ugurbil; 1U54MH091657) tarafından sağlanmıştır; kullanımı HCP Açık Erişim Veri Kullanım Koşullarına tabidir. Bibliyometrik kayıtlar OpenAlex kaynaklıdır (CC0).

Kullanım amacı ve kısıtlılıklar

Tüm-beyin modellemeyi öğretmek ve tekrarlamak, ayrıca dijital ikiz iş akışlarında kişiselleştirmeyi sınamak için bir şablon olarak tasarlanmıştır. Klinik karar için kullanılmamalıdır. Kısıtlılıklar: küçük örneklem (n = 7), katılımcı başına tek dinlenim-hali oturumu, bilinçli olarak sade tutulmuş model, yalnızca kortikal bölgeler, sağlıklı bağlantıomlarda sanal lezyonlar ve sorguya ile erişim tarihine bağlı bibliyometrik sayılar.

Atıf

Atıf bilgisi için yukarıdaki İngilizce bölümdeki BibTeX kaydını kullanın.

Kod, şekil ve metin taslağında üretken yapay zekâdan (Claude, Anthropic) yararlanılmış; tüm içerik yazarlar tarafından incelenmiş ve doğrulanmıştır.

Downloads last month: -; Downloads are not tracked for this model. How to track

Inference Providers NEW

This model isn't deployed by any Inference Provider. 🙋 Ask for provider support

SevdanurGenc
/

virtual_twin_noroinformatics