Decision Tree Ensembles Utilizing Multivariate Splits Are Effective at Investigating Beta-Diversity in Medically Relevant 16S Amplicon Sequencing Data
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Developing an understanding of how microbial communities vary across conditions is an important analytical step. We used 16S rRNA data isolated from human stool to investigate if learned dissimilarities, such as those produced using unsupervised decision tree ensembles, can be used to improve the analysis of the composition of bacterial communities in patients suffering from Crohn’s Disease and adenomas/colorectal cancers. We also introduce a workflow capable of learning dissimilarities, projecting them into a lower dimensional space, and identifying features that impact the location of samples in the projections. For example, when used with the centered log-ratio transformation, our new workflow (TreeOrdination) could identify differences in the microbial communities of Crohn’s Disease patients and healthy controls. Further investigation of our models elucidated the global impact ASVs had on the location of samples in the projected space and how each ASV impacted individual samples in this space. Furthermore, this approach can be used to integrate patient data easily into the model and results in models that generalize well to unseen data. Models employing multivariate splits can improve the analysis of complex high-throughput sequencing datasets since they are better able to learn about the underlying structure of the dataset. Author Summary There is an ever-increasing level of interest in accurately modeling and understanding the role that commensal organisms play in human health and disease. We show that learned representations can be used to create informative ordinations. We also demonstrate that the application of modern model introspection algorithms can be used to investigate and quantify the impact of taxa in these ordinations and that the taxa identified by these approaches have been associated with immune-mediated inflammatory diseases and colorectal cancer.
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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 | 0,014 | 0,025 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| 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 ».