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Enregistrement W2958750483 · doi:10.3389/fneur.2019.00806

Deep Learning With EEG Spectrograms in Rapid Eye Movement Behavior Disorder

2019· article· en· W2958750483 sur OpenAlexafffund
Giulio Ruffini, David P. Ibañez, Marta Castellano, Laura Dubreuil-Vall, Aureli Soria‐Frisch, Ron Postuma, Jean‐François Gagnon, Jacques Montplaisir

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Neurology · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueEEG and Brain-Computer Interfaces
Établissements canadiensUniversité de MontréalHôpital du Sacré-Cœur de MontréalMontreal General Hospital
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health ResearchMichael J. Fox Foundation for Parkinson's Research
Mots-clésSpectrogramArtificial intelligenceElectroencephalographyDeep learningPattern recognition (psychology)Convolutional neural networkComputer scienceFeature selectionSpeech recognitionPsychologyNeuroscience

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

REM Behavior Disorder (RBD) is now recognized as the prodromal stage of $\alpha$-synucleinopathies such as Parkinson's disease (PD). In this paper, we describe deep learning models for diagnosis/prognosis derived from a few minutes of eyes-closed resting electroencephalography data (EEG) collected at baseline from idiopathic RBD patients (n=121) and healthy controls (HC, n=91). A few years after the EEG acquisition ($4\pm 2$ years), a subset of the RBD patients were eventually diagnosed with either PD (n=14) or Dementia with Lewy bodies (DLB, n=13), while the rest remained idiopathic RBD. We describe first a simple deep convolutional neural network (DCNN) with a five-layer architecture combining filtering and pooling, which we train using stacked multi-channel EEG spectrograms from idiopathic patients and healthy controls. We treat the data as in audio or image classification problems where deep networks have proven successful by exploiting invariances and compositional features in the data. For comparison, we study a simple deep recurrent neural network (RNN) model using three stacked Long Short Term Memory network (LSTM) cells or gated-recurrent unit (GRU) cells---with very similar results. The performance of these networks typically reaches 80\% ($\pm 1$\%) classification accuracy in the balanced HC vs. PD-conversion classification problem. In particular, using data from the best single EEG channel, we obtain an area under the curve (AUC) of 87\% ($\pm 1$\%)---while avoiding spectral feature selection. The trained classifier can also be used to generate synthetic spectrograms using the {\em DeepDream} algorithm to study what time-frequency features are relevant for classification. \textcolor{red}{We find these to be bursts in the theta band together with a decrease of bursting in the alpha band in future RBD converters (i.e., converting to PD or DLB in the follow up) relative to HCs. From this first study, we conclude that deep networks may provide a useful tool for the analysis of EEG dynamics even from relatively small datasets, offering physiological insights and enabling the identification of clinically relevant biomarkers.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,007
Tête enseignante GPT0,226
Écart entre enseignants0,220 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations115
Publié2019
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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