On the limits of graph neural networks for the early diagnosis of Alzheimer’s disease
Notice bibliographique
Résumé
Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease whose molecular mechanisms are activated several years before cognitive symptoms appear. Genotype-based prediction of the phenotype is thus a key challenge for the early diagnosis of AD. Machine learning techniques that have been proposed to address this challenge do not consider known biological interactions between the genes used as input features, thus neglecting important information about the disease mechanisms at play. To mitigate this, we first extracted AD subnetworks from several protein-protein interaction (PPI) databases and labeled these with genotype information (number of missense variants) to make them patient-specific. Next, we trained Graph Neural Networks (GNNs) on the patient-specific networks for phenotype prediction. We tested different PPI databases and compared the performance of the GNN models to baseline models using classical machine learning techniques, as well as randomized networks and input datasets. The overall results showed that GNNs could not outperform a baseline predictor only using the APOE gene, suggesting that missense variants are not sufficient to explain disease risk beyond the APOE status. Nevertheless, our results show that GNNs outperformed other machine learning techniques and that protein-protein interactions lead to superior results compared to randomized networks. These findings highlight that gene interactions are a valuable source of information in predicting disease status.
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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 | 0,006 | 0,022 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| 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 ».