Transfer Learning for Cognitive Reserve Quantification
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Cognitive reserve (CR) has been introduced to explain individual differences in susceptibility to cognitive or functional impairment in the presence of age or pathology. We developed a deep learning model to quantify the CR as residual variance in memory performance using the structural MRI data from a lifespan healthy cohort. The generalizability of the sMRI-based deep learning model was tested in two independent healthy and Alzheimer’s cohorts using transfer learning framework. Structural MRIs were collected from three cohorts: 495 healthy adults (initially aged 20-80) from RANN, 620 healthy participants (age 36-100) from lifespan Human Connectome Project Aging (HCPA), and 941 subjects from Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (ADNI). Region of interest (ROI)-specific cortical thickness and volume measures were extracted using the Desikan-Killiany Atlas. Cognitive reserve was quantified by residuals which subtract the predicted memory from the true memory. Cascade neural network (CNN) models were used to train RANN dataset for memory prediction. Transfer learning was applied to transfer the T1 imaging-based model from source domain (using RANN) to the target domain (HCPA or ADNI). The CNN model trained on the RANN dataset exhibited strong linear correlation between true and predicted memory based on the chosen T1 cortical thickness and volume predictors. In addition, the model generated from healthy lifespan data (RANN) was able to generalize to an independent healthy lifespan data (HCPA) and older demented participants (ADNI) across different scanner types. The estimated CR was correlated with CR proxies such education and IQ across all three datasets. The current findings suggest that the transfer learning approach is an effective way to generalize the residual-based CR estimation. It is applicable to various diseases and may flexibly incorporate different imaging modalities such as fMRI and PET, making it a promising tool for scientific and clinical purposes. Highlight Quantification of cognitive reserve using brain measures for pre-symptomatic Alzheimer’s patients can be estimated by leveraging lifespan data. Multi-center, multi-scanner, multi-sequence can affect the performance of the quantification. Leveraging lifespan data from a single site can improve the performance. Transfer learning allows the pre-trained network to successfully reconstruct the dataset acquired from different domains or age groups.
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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 | 0,009 |
| 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 | 0,001 |
| 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) | 0,002 | 0,001 |
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 ».