Revealing Individual Neuroanatomical Heterogeneity in Alzheimer’s Disease
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Alzheimer’s disease is clinically heterogeneous, in symptom profiles, progression rates and outcomes. This clinical heterogeneity is linked to underlying neuroanatomical heterogeneity. To explore this, we employed the emerging technique of neuroanatomical normative modelling to index regional patterns of variability in cortical thickness in individual patients from the large multi-site Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative. We aimed to characterise individual differences and outliers in cortical thickness in patients with Alzheimer’s disease, people with mild cognitive impairment and cognitively normal controls. Furthermore, we assessed the relationships between cortical thickness heterogeneity and cognitive function, amyloid-beta, tau, ApoE genotype. Finally, we examined whether individual neuroanatomical normative maps were predictive of conversion from mild cognitive impairment to diagnosed Alzheimer’s disease. Data on cortical thickness from the 148 brain regions of the Destrieux FreeSurfer atlas was obtained from T1-weighted MRI scans of 1492 participants scanned at 62 different sites. A neuroanatomical normative model was developed to index normal cortical thickness distributions using a separate healthy reference dataset (n= 33,072), employing hierarchical Bayesian regression to predict cortical thickness per region using age and sex. These regional normative models were then fine-tuned to the ADNI dataset after which cortical thickness z-scores per region were calculated, resulting in a z-score ‘map’ for each participant. Regions with z-scores < -1.96 were classified as outliers. Patients with Alzheimer’s disease had a median of 12 outlier regions out of a possible 148. Individual patterns of outlier regions were highly variable, with the highest overlap in the parahippocampal gyrus at only 47% of patients. For 62 regions, over 90% of these patients had cortical thicknesses within the normal range. Patients with Alzheimer’s disease had significantly more outlier regions than people with mild cognitive impairment or controls [ F (2, 1022) = 95.39), P = 2.0 x ×10 −16 ]. They were also statistically more dissimilar to each other than were people with mild cognitive impairment or cognitive normal controls [ F (2, 1024) = 209.42, P = 2.2×10 −16 ]. Having a greater number of outlier regions was associated with worse cognitive function, CSF protein concentrations and an increased risk of converting from mild cognitive impairment to Alzheimer’s disease within three years (HR =1.028, 95% CI[1.016,1.039], P =1.8 ×10 −16 ). Individualised normative maps of cortical thickness highlight the heterogeneity of Alzheimer’s effects on the brain. Regional outlier estimates have the potential to be a marker of disease and could be used to track an individual’s disease progression or treatment response in clinical trials.
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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 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».