Multimodal brain age estimates relate to Alzheimer disease biomarkers and cognition in early stages: a cross-sectional observational study
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Estimates of “brain-predicted age” quantify apparent brain age compared to normative trajectories of neuroimaging features. The brain age gap (BAG) between predicted and chronological age is elevated in symptomatic Alzheimer disease (AD), but has not been well explored in preclinical AD. Prior studies have typically modeled BAG with structural magnetic resonance imaging (MRI), but more recently other modalities, including functional connectivity (FC) and multimodal MRI, have been explored. Methods We trained three models to predict age from FC, volumetric (Vol), or multimodal MRI (Vol+FC) in 390 control participants (18-89 years old). In independent samples of 144 older adult controls, 154 preclinical AD participants, and 154 cognitively impaired (CI; CDR > 0) participants, we tested relationships between BAG and AD biomarkers of amyloid, tau, and neurodegeneration, as well as a global cognitive composite. Results All models predicted age in the control training set, with the multimodal model outperforming the unimodal models. All three BAG estimates were significantly elevated in CI compared to controls. FC-BAG and Vol+FC-BAG were marginally reduced in preclinical AD participants compared to controls. In CI participants only, elevated Vol-BAG and Vol+FC-BAG were associated with more advanced AD pathology and lower cognitive performance. Conclusions Both FC-BAG and Vol-BAG are elevated in CI participants. However, FC and volumetric MRI also capture complementary signals. Specifically, FC-BAG may capture a unique biphasic response to preclinical AD pathology, while Vol-BAG may capture pathological progression and cognitive decline in the symptomatic stage. A multimodal age-prediction model captures these modality-specific patterns, and further, improves sensitivity to healthy age differences. Funding This work was supported by the National Institutes of Health (P01-AG026276, P01-AG03991, P30-AG066444, 5-R01-AG052550, 5-R01-AG057680, 1-R01-AG067505, 1S10RR022984-01A1, U19-AG032438), the BrightFocus Foundation (A2022014F), and the Alzheimer’s Association (SG-20-690363-DIAN).
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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 | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».