An eXplainability Artificial Intelligence approach to brain connectivity in Alzheimer's disease
Notice bibliographique
Résumé
The advent of eXplainable Artificial Intelligence (XAI) has revolutionized the way human experts, especially from non-computational domains, approach artificial intelligence; this is particularly true for clinical applications where the transparency of the results is often compromised by the algorithmic complexity. Here, we investigate how Alzheimer's disease (AD) affects brain connectivity within a cohort of 432 subjects whose T1 brain Magnetic Resonance Imaging data (MRI) were acquired within the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI). In particular, the cohort included 92 patients with AD, 126 normal controls (NC) and 214 subjects with mild cognitive impairment (MCI). We show how graph theory-based models can accurately distinguish these clinical conditions and how Shapley values, borrowed from game theory, can be adopted to make these models intelligible and easy to interpret. Explainability analyses outline the role played by regions like putamen, middle and superior temporal gyrus; from a class-related perspective, it is possible to outline specific regions, such as hippocampus and amygdala for AD and posterior cingulate and precuneus for MCI. The approach is general and could be adopted to outline how brain connectivity affects specific brain regions.
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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 | 0,002 | 0,027 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,005 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 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 ».