Explainable Tensor Multi-Task Ensemble Learning Based on Brain Structure Variation for Alzheimer’s Disease Dynamic Prediction
Notice bibliographique
Résumé
Machine learning approaches for predicting Alzheimer's disease (AD) progression can substantially assist researchers and clinicians in developing effective AD preventive and treatment strategies. This study proposes a novel machine learning algorithm to predict the AD progression utilising a multi-task ensemble learning approach. Specifically, we present a novel tensor multi-task learning (MTL) algorithm based on similarity measurement of spatio-temporal variability of brain biomarkers to model AD progression. In this model, the prediction of each patient sample in the tensor is set as one task, where all tasks share a set of latent factors obtained through tensor decomposition. Furthermore, as subjects have continuous records of brain biomarker testing, the model is extended to ensemble the subjects' temporally continuous prediction results utilising a gradient boosting kernel to find more accurate predictions. We have conducted extensive experiments utilising data from the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) to evaluate the performance of the proposed algorithm and model. Results demonstrate that the proposed model have superior accuracy and stability in predicting AD progression compared to benchmarks and state-of-the-art multi-task regression methods in terms of the Mini Mental State Examination (MMSE) questionnaire and The Alzheimer's Disease Assessment Scale-Cognitive Subscale (ADAS-Cog) cognitive scores. Brain biomarker correlation information can be utilised to identify variations in individual brain structures and the model can be utilised to effectively predict the progression of AD with magnetic resonance imaging (MRI) data and cognitive scores of AD patients at different stages.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».