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Enregistrement W3129747896 · doi:10.2196/24465

Predicting Emotional States Using Behavioral Markers Derived From Passively Sensed Data: Data-Driven Machine Learning Approach

2021· article· en· W3129747896 sur OpenAlexvenueno aff
Emese Sükei, Agnes Norbury, M. Mercedes Pérez-Rodríguez, Pablo M. Olmos, Antonio Artés-Rodrı́guez

Notice bibliographique

RevueJMIR mhealth and uhealth · 2021
Typearticle
Langueen
DomainePsychology
ThématiqueDigital Mental Health Interventions
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceArtificial intelligenceMachine learningPsychology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Mental health disorders affect multiple aspects of patients' lives, including mood, cognition, and behavior. eHealth and mobile health (mHealth) technologies enable rich sets of information to be collected noninvasively, representing a promising opportunity to construct behavioral markers of mental health. Combining such data with self-reported information about psychological symptoms may provide a more comprehensive and contextualized view of a patient's mental state than questionnaire data alone. However, mobile sensed data are usually noisy and incomplete, with significant amounts of missing observations. Therefore, recognizing the clinical potential of mHealth tools depends critically on developing methods to cope with such data issues. OBJECTIVE: This study aims to present a machine learning-based approach for emotional state prediction that uses passively collected data from mobile phones and wearable devices and self-reported emotions. The proposed methods must cope with high-dimensional and heterogeneous time-series data with a large percentage of missing observations. METHODS: Passively sensed behavior and self-reported emotional state data from a cohort of 943 individuals (outpatients recruited from community clinics) were available for analysis. All patients had at least 30 days' worth of naturally occurring behavior observations, including information about physical activity, geolocation, sleep, and smartphone app use. These regularly sampled but frequently missing and heterogeneous time series were analyzed with the following probabilistic latent variable models for data averaging and feature extraction: mixture model (MM) and hidden Markov model (HMM). The extracted features were then combined with a classifier to predict emotional state. A variety of classical machine learning methods and recurrent neural networks were compared. Finally, a personalized Bayesian model was proposed to improve performance by considering the individual differences in the data and applying a different classifier bias term for each patient. RESULTS: Probabilistic generative models proved to be good preprocessing and feature extractor tools for data with large percentages of missing observations. Models that took into account the posterior probabilities of the MM and HMM latent states outperformed those that did not by more than 20%, suggesting that the underlying behavioral patterns identified were meaningful for individuals' overall emotional state. The best performing generalized models achieved a 0.81 area under the curve of the receiver operating characteristic and 0.71 area under the precision-recall curve when predicting self-reported emotional valence from behavior in held-out test data. Moreover, the proposed personalized models demonstrated that accounting for individual differences through a simple hierarchical model can substantially improve emotional state prediction performance without relying on previous days' data. CONCLUSIONS: These findings demonstrate the feasibility of designing machine learning models for predicting emotional states from mobile sensing data capable of dealing with heterogeneous data with large numbers of missing observations. Such models may represent valuable tools for clinicians to monitor patients' mood states.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
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 enseignants0,273
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,199
Tête enseignante GPT0,453
Écart entre enseignants0,254 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

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

Citations57
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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