Transformers for autonomous recognition of psychiatric dysfunction via raw and imbalanced EEG signals
Notice bibliographique
Résumé
Early identification of mental disorders, based on subjective interviews, is extremely challenging in the clinical setting. There is a growing interest in developing automated screening tools for potential mental health problems based on biological markers. Here, we demonstrate the feasibility of an AI-powered diagnosis of different mental disorders using EEG data. Specifically, this work aims to classify different mental disorders in the following ecological context accurately: (1) using raw EEG data, (2) collected during rest, (3) during both eye open, and eye closed conditions, (4) at short 2-min duration, (5) on participants with different psychiatric conditions, (6) with some overlapping symptoms, and (7) with strongly imbalanced classes. To tackle this challenge, we designed and optimized a transformer-based architecture, where class imbalance is addressed through focal loss and class weight balancing. Using the recently released TDBRAIN dataset (n= 1274 participants), our method classifies each participant as either a neurotypical or suffering from major depressive disorder (MDD), attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), subjective memory complaints (SMC), or obsessive-compulsive disorder (OCD). We evaluate the performance of the proposed architecture on both the window-level and the patient-level. The classification of the 2-min raw EEG data into five classes achieved a window-level accuracy of 63.2% and 65.8% for open and closed eye conditions, respectively. When the classification is limited to three main classes (MDD, ADHD, SMC), window level accuracy improved to 75.1% and 69.9% for eye open and eye closed conditions, respectively. Our work paves the way for developing novel AI-based methods for accurately diagnosing mental disorders using raw resting-state EEG data.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| 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 | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».