Classification of Structural MRI Images in Alzheimer's Disease from the Perspective of Ill-Posed Problems
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Machine learning neuroimaging researchers have often relied on regularization techniques when classifying MRI images. Although these were originally introduced to deal with "ill-posed" problems it is rare to find studies that evaluate the ill-posedness of MRI image classification problems. In addition, to avoid the effects of the "curse of dimensionality" very often dimension reduction is applied to the data. METHODOLOGY: Baseline structural MRI data from cognitively normal and Alzheimer's disease (AD) patients from the AD Neuroimaging Initiative database were used in this study. We evaluated here the ill-posedness of this classification problem across different dimensions and sample sizes and its relationship to the performance of regularized logistic regression (RLR), linear support vector machine (SVM) and linear regression classifier (LRC). In addition, these methods were compared with their principal components space counterparts. PRINCIPAL FINDINGS: In voxel space the prediction performance of all methods increased as sample sizes increased. They were not only relatively robust to the increase of dimension, but they often showed improvements in accuracy. We linked this behavior to improvements in conditioning of the linear kernels matrices. In general the RLR and SVM performed similarly. Surprisingly, the LRC was often very competitive when the linear kernel matrices were best conditioned. Finally, when comparing these methods in voxel and principal component spaces, we did not find large differences in prediction performance. CONCLUSIONS AND SIGNIFICANCE: We analyzed the problem of classifying AD MRI images from the perspective of linear ill-posed problems. We demonstrate empirically the impact of the linear kernel matrix conditioning on different classifiers' performance. This dependence is characterized across sample sizes and dimensions. In this context we also show that increased dimensionality does not necessarily degrade performance of machine learning methods. In general, this depends on the nature of the problem and the type of machine learning method.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,005 | 0,016 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».