Patterns of structure-function association in normal aging and in Alzheimer's disease: Screening for mild cognitive impairment and dementia with ML regression and classification models
Notice bibliographique
Résumé
Background: The combined analysis of imaging and functional modalities is supposed to improve diagnostics of neurodegenerative diseases with advanced data science techniques. Objective: To get an insight into normal and accelerated brain aging by developing the machine learning models that predict individual performance in neuropsychological and cognitive tests from brain MRI. With these models we endeavor to look for patterns of brain structure-function association (SFA) indicative of mild cognitive impairment (MCI) and Alzheimer's dementia. Materials and methods: We explored the age-related variability of cognitive and neuropsychological test scores in normal and accelerated aging and constructed regression models predicting functional performance in cognitive tests from brain radiomics data. The models were trained on the three study cohorts from ADNI dataset-cognitively normal individuals, patients with MCI or dementia-separately. We also looked for significant correlations between cortical parcellation volumes and test scores in the cohorts to investigate neuroanatomical differences in relation to cognitive status. Finally, we worked out an approach for the classification of the examinees according to the pattern of structure-function associations into the cohorts of the cognitively normal elderly and patients with MCI or dementia. Results: In the healthy population, the global cognitive functioning slightly changes with age. It also remains stable across the disease course in the majority of cases. In healthy adults and patients with MCI or dementia, the trendlines of performance in digit symbol substitution test and trail making test converge at the approximated point of 100 years of age. According to the SFA pattern, we distinguish three cohorts: the cognitively normal elderly, patients with MCI, and dementia. The highest accuracy is achieved with the model trained to predict the mini-mental state examination score from voxel-based morphometry data. The application of the majority voting technique to models predicting results in cognitive tests improved the classification performance up to 91.95% true positive rate for healthy participants, 86.21%-for MCI and 80.18%-for dementia cases. Conclusion: The machine learning model, when trained on the cases of this of that group, describes a disease-specific SFA pattern. The pattern serves as a "stamp" of the disease reflected by the model.
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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 | 0,001 | 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 | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».