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Enregistrement W2964763129 · doi:10.1101/19002378

Nonlinear biomarker interactions in conversion from Mild Cognitive Impairment to Alzheimer’s disease

2019· preprint· en· W2964763129 sur OpenAlexfundno aff
Sebastian Popescu, Alex Whittington, Roger N. Gunn, Paul M. Matthews, Ben Glocker, David Sharp, James H. Cole

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2019
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueDementia and Cognitive Impairment Research
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesEngineering and Physical Sciences Research CouncilNational Institute of Biomedical Imaging and BioengineeringCanadian Institutes of Health ResearchGenentechNational Institutes of HealthIXICOH. Lundbeck A/SServierEisaiImperial College LondonNational Institute on AgingNational Institute for Health and Care ResearchNorthern California Institute for Research and EducationPfizerBiogenBioClinicaF. Hoffmann-La RocheUniversity of Southern CaliforniaEli Lilly and CompanyU.S. Department of DefenseMedical Research CouncilMeso Scale DiagnosticsAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeUK Dementia Research InstituteNovartis Pharmaceuticals CorporationUK Research and InnovationBristol-Myers SquibbAlzheimer's AssociationFoundation for the National Institutes of Health
Mots-clésBiomarkerAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeContext (archaeology)NeuroimagingDiseaseOncologyPsychologyNeurodegenerationDementiaNeuroscienceInternal medicineCognitionAlzheimer's diseaseMedicineBiologyBiochemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract The multi-faceted nature of Alzheimer’s disease means that multiple biomarkers (e.g., amyloid-β, tau, brain atrophy) can contribute to the prediction of clinical outcomes. Machine learning methods are a powerful way to identify the best approach to this prediction. However, it has been difficult previously to model nonlinear interactions between biomarkers in the context of predictive models. This is important as the mechanisms relating these biomarkers to the disease are inter-related and nonlinear interactions occur. Here, we used Gaussian Processes to model nonlinear interactions when combining biomarkers to predict Alzheimer’s disease conversion in 48 mild cognitive impairment participants who progressed to Alzheimer’s disease and 158 stable (over three years) people with mild cognitive impairment. Measures included: demographics, APOE4 genotype, CSF (amyloid-β42, total tau, phosphorylated tau), neuroimaging markers of amyloid-β deposition ([18 F ]florbetapir) or neurodegeneration (hippocampal volume, brain-age). We examined: (i) the independent value each biomarker has in predicting conversion; and (ii) whether modelling nonlinear interactions between biomarkers improved prediction performance. Despite relatively high correlations between different biomarkers, our results showed that each measured added complementary information when predicting conversion to Alzheimer’s disease. A linear model predicting MCI group (stable versus progressive) explained over half the variance (R 2 = 0.51, P < 0.001); the strongest independently-contributing biomarker was hippocampal volume (R 2 = 0.13). Next, we compared the sensitivity of different models to progressive MCI: independent biomarker models, additive models (with no interaction terms), nonlinear interaction models. We observed a significant improvement ( P < 0.001) for various two-way interaction models, with the best performing model including an interaction between amyloid-β-PET and P-tau, while accounting for hippocampal volume (sensitivity = 0.77). Our results showed that closely-related biomarkers still contribute uniquely to the prediction of conversion, supporting the continued use of comprehensive biological assessments. A number of interactions between biomarkers were implicated in the prediction of Alzheimer’s disease conversion. For example, the interaction between hippocampal atrophy and amyloid-deposition influences progression to Alzheimer’s disease over and above their independent contributions. Importantly, nonlinear interaction modelling shows that although for some patients adding additional biomarkers may add little value (i.e., when hippocampal volume is high), but for others (i.e., with low hippocampal volume) further invasive and expensive testing is warranted. Our Gaussian Processes framework enables visual examination of these nonlinear interactions, allowing projection of individual patients into biomarker ‘space’, providing a way to make personalised healthcare decisions or stratify subsets of patients for recruitment into trials of neuroprotective interventions.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,010
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: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,013
Score d'incertitude au seuil0,025

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
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 Opus0,059
Tête enseignante GPT0,373
Écart entre enseignants0,313 · 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

Citations6
Publié2019
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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