Prediction of Obsessive-Compulsive Disorder: Importance of Neurobiology-Aided Feature Design and Cross-Diagnosis Transfer Learning
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Machine learning applications using neuroimaging provide a multidimensional, data-driven approach that captures the level of complexity necessary for objectively aiding diagnosis and prognosis in psychiatry. However, models learned from small training samples often have limited generalizability, which continues to be a problem with automated diagnosis of mental illnesses such as obsessive-compulsive disorder (OCD). Earlier studies have shown that features incorporating prior neurobiological knowledge of brain function and combining brain parcellations from various sources can potentially improve the overall prediction. However, it is unknown whether such knowledge-driven methods can provide a performance that is comparable to state-of-the-art approaches based on neural networks. METHODS: In this study, we apply a transparent and explainable multiparcellation ensemble learning framework EMPaSchiz (Ensemble algorithm with Multiple Parcellations for Schizophrenia prediction) to the task of predicting OCD, based on a resting-state functional magnetic resonance imaging dataset of 350 subjects. Furthermore, we apply transfer learning using the features found effective for schizophrenia to OCD to leverage the commonality in brain alterations across these psychiatric diagnoses. RESULTS: We show that our knowledge-based approach leads to a prediction performance of 80.3% accuracy for OCD diagnosis that is better than domain-agnostic and automated feature design using neural networks. Furthermore, we show that a selection of reduced feature sets can be transferred from schizophrenia to the OCD prediction model without significant loss in prediction performance. CONCLUSIONS: This study presents a machine learning framework for OCD prediction with neurobiology-aided feature design using resting-state functional magnetic resonance imaging that is generalizable and reasonably interpretable.
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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 | 0,003 | 0,008 |
| 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 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 ».