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Enregistrement W4210506570 · doi:10.1101/2022.02.03.479059

Transfer Learning for Cognitive Reserve Quantification

2022· preprint· en· W4210506570 sur OpenAlexfundno aff
Xi Zhu, Yi Liu, Christian Habeck, Yaakov Stern, Seonjoo Lee

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2022
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueDementia and Cognitive Impairment Research
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Institute of Biomedical Imaging and BioengineeringCanadian Institutes of Health ResearchNational Institutes of HealthGenentechIXICOH. Lundbeck A/SServierEisaiNorthern California Institute for Research and EducationF. Hoffmann-La RocheBiogenBioClinicaU.S. Department of DefenseMeso Scale DiagnosticsAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeNovartis Pharmaceuticals CorporationPfizerEli Lilly and CompanyBristol-Myers SquibbNational Institute on AgingAlzheimer's AssociationFoundation for the National Institutes of Health
Mots-clésHuman Connectome ProjectAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeGeneralizability theoryTransfer of learningNeuroimagingArtificial intelligenceCognitionPsychologyDeep learningMachine learningNeuroscienceComputer scienceCognitive impairmentFunctional connectivityDevelopmental psychology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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.

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)0,009
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,009
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 ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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.

Tête enseignante Opus0,038
Tête enseignante GPT0,305
Écart entre enseignants0,267 · 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'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations1
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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