A novel framework to estimate cognitive impairment via finger interaction with digital devices
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Measuring cognitive function is essential for characterizing brain health and tracking cognitive decline in Alzheimer’s Disease and other neurodegenerative conditions. Current tools to accurately evaluate cognitive impairment typically rely on a battery of questionnaires administered during clinical visits which is essential for the acquisition of repeated measurements in longitudinal studies. Previous studies have shown that the remote data collection of passively monitored daily interaction with personal digital devices can measure motor signs in the early stages of synucleinopathies, as well as facilitate longitudinal patient assessment in the real-world scenario with high patient compliance. This was achieved by the automatic discovery of patterns in the time series of keystroke dynamics, i.e. the time required to press and release keys, by machine learning algorithms. In this work, our hypothesis is that the typing patterns generated from user-device interaction may reflect relevant features of the effects of cognitive impairment caused by neurodegeneration. We use machine learning algorithms to estimate cognitive performance through the analysis of keystroke dynamic patterns that were extracted from mechanical and touchscreen keyboard use in a dataset of cognitively normal (n = 39, 51% male) and cognitively impaired subjects (n = 38, 60% male). These algorithms are trained and evaluated using a novel framework that integrates items from multiple neuropsychological and clinical scales into cognitive subdomains to generate a more holistic representation of multifaceted clinical signs. In our results, we see that these models based on typing input achieve moderate correlations with verbal memory, non-verbal memory and executive function subdomains [Spearman’s ρ between 0.54 (P < 0.001) and 0.42 (P < 0.001)] and a weak correlation with language/verbal skills [Spearman’s ρ 0.30 (P < 0.05)]. In addition, we observe a moderate correlation between our typing-based approach and the Total Montreal Cognitive Assessment score [Spearman’s ρ 0.48 (P < 0.001)]. Finally, we show that these machine learning models can perform better by using our subdomain framework that integrates the information from multiple neuropsychological scales as opposed to using the individual items that make up these scales. Our results support our hypothesis that typing patterns are able to reflect the effects of neurodegeneration in mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease and that this new subdomain framework both helps the development of machine learning models and improves their interpretability.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».