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Enregistrement W4387430508 · doi:10.1016/j.ebiom.2023.104820

Circular-SWAT for deep learning based diagnostic classification of Alzheimer's disease: application to metabolome data

2023· article· en· W4387430508 sur OpenAlexfundno aff
Jun Pyo Kim, Paula J. Bice, Kevin Huynh, Tingting Wang, Matthias Arnold, Peter J. Meikle, Corey Giles, Rima Kaddurah‐Daouk, Andrew J. Saykin, Kwangsik Nho, Alexandra Kueider‐Paisley, P. Murali Doraiswamy, Colette Blach, Arthur Moseley, Will J. Thompson, Lisa St. John‐Williams, Siamak Mahmoudiandehkhordi, Jessica D. Tenenbaum, Kathleen Welsh-Balmer, Brenda L. Plassman, Shannon L. Risacher, Gabi Kastenmüller, Xianlin Han, Rebecca Baillie, Rob Knight, Pieter C. Dorrestein, James B. Brewer, Emeran A. Mayer, Jennifer S. Labus, Pierre Baldi, Arpana Gupta, Oliver Fiehn, Dinesh Kumar Barupal, Sarkis K. Mazmanian, Dan Rader, Mitchel A. Kling, John Q. Trojanowski, Cornelia van Duijin, Alejo Nevado‐Holgado, David A. Bennett, Ranga Krishnan, Ali Keshavarzian, Robin Vogt, M. Arfan Ikram, Thomas Hankemeier, Ines Thiele, Nathan D. Price, Cory C. Funk, Priyanka Baloni, Wei Jia, David S. Wishart, Roberta Dı́az Brinton, Rui Chang, Lindsay A. Farrer, Rhoda Au, Wendy Qiu, Peter Würtz, Therese Koal, Lara M. Mangravite, Jan Krumsiek, Karsten Suhre, Herman Moreno, Tatania Foroud, Frank M. Sacks, Janet Jansson, Michael W. Weiner, Paul Aisen, Ronald Petersen, Clifford R. Jack, William J. Jagust, John Q. Trojanowki, Arthur W. Toga, Laurel Beckett, Robert C. Green, John C. Morris, Richard J. Perrin, Zaven S. Khachaturian, Marı́a C. Carrillo, William Z. Potter, Lisa L. Barnes, Marie Bernard, Héctor Alfredo Baptista González, Carole Ho, John Hsiao, Jonathan Jackson, Eliezer Masliah, Donna Masterman, Ozioma C. Okonkwo, Laurie Ryan, Nina Silverberg, Adam Fleisher, Diana Truran Sacrey, Juliet Fockler, Cat Conti, Dallas P. Veitch, John Neuhaus, Chengshi Jin, Rachel L. Nosheny, Miriam T. Ashford, Derek Flenniken, Adrienne Kormos, Tom Montine, Michael S. Rafii, Rema Raman, Gustavo Jiménez, Michael Donohue, Devon Gessert, Jennifer Salazar, Caileigh Zimmerman, Yuliana Cabrera, Sarah Walter, Garrett Miller, Godfrey Coker, Taylor Clanton, Lindsey Hergesheimer, Stephanie Smith, Olusegun Adegoke, Payam Mahboubi, Shelley Moore, Jeremy Pizzola, Elizabeth Shaffer, Brittany Sloan, Danielle Harvey, Arvin Forghanian-Arani, Bret Borowski, Chad Ward, Christopher G. Schwarz, David T. Jones, Jeff Gunter, Kejal Kantarci, Matthew L. Senjem, Prashanthi Vemuri, Robert W. Reid, Nick C. Fox, Ian B. Malone, Paul M. Thompson, Sophia I. Thomopoulos, Talia M. Nir, Neda Jahanshad, Charles DeCarli, Alexander Knaack, Evan Fletcher, Duygu Tosun, Stephanie Rossi Chen, Mark Choe, Karen Crawford, Paul A. Yushkevich, Sandhitsu R. Das, Robert A. Koeppe, Eric M. Reiman, Kewei Chen, Susan Landau, Nigel J. Cairns, Erin Householder, Erin Franklin, Haley Bernhardt, Lisa Taylor‐Reinwald, Magdalena Korecka, Michal Figurski, Scott Neu, Liana G. Apostolova, Li Shen, Tatiana Foroud, Kelly Nudelman, Kelley Faber, Kristi Wilmes, Leon J. Thal, Lisa C. Silbert, Betty Lind, Rachel Crissey, Jeffrey Kaye, Raina Carter, Sara Dolen, Joseph F. Quinn, Lon S. Schneider, Sonia Pawluczyk, Mauricio Becerra, Liberty Teodoro, Karen Dagerman, Bryan M. Spann, Helen Vanderswag, Jaimie Ziolkowski, Judith L. Heidebrink, Lisa Zbizek-Nulph, Joanne Lord, Sara S. Mason, Colleen S. Albers, David S. Knopman, Kris Johnson, Javier Villanueva-Meyer, Valory Pavlik, Nathaniel Pacini, Ashley Lamb, Joseph S. Kass, Rachelle S. Doody, Victoria Shibley, Munir Chowdhury, Susan Rountree, Mimi Dang, Yaakov Stern, Lawrence S. Honig, Akiva Mintz, Beau M. Ances, David Winkfield, Maria Carroll, Georgia Stobbs-Cucchi, Angela Oliver, Mary L. Creech, Mark A. Mintun, Stacy Schneider, David Geldmacher, Marissa Natelson Love, Randall Griffith, David Clark, John Brockington, Daniel Marson, Hillel Grossman, Martin Goldstein, Jonathan Greenberg, Effie Mitsis, Raj C. Shah, Melissa Lamar, Patricia Samuels, Ranjan Duara, Maria T. Greig‐Custo, Rosemarie Rodriguez, Marilyn Albert, Chiadi U. Onyike, Leonie Farrington, Scott Rudow, Rottislav Brichko, Stephanie Kielb, Amanda Smith, Balebail Ashok Raj, Kristin Fargher, Martin Sadowski, Thomas Wısnıewskı, Melanie Shulman, Arline Faustin, Julia Rao, Karen M. Castro, Anaztasia Ulysse, Shannon Chen, Mohammed O. Sheikh, Jamika Singleton-Garvin, JeffreyR. Petrella, Olga James, Terence Z. Wong, Salvador Borges‐Neto, Jason Karlawish, David A. Wolk, Sanjeev Vaishnavi, Christopher M. Clark, Steven E. Arnold, Charles D. Smith, Gregory A. Jicha, Flavius D. Raslau, Oscar L. López, MaryAnn Oakley, Donna M. Simpson, Anton P. Porsteinsson, Kim Martin, Nancy Kowalski, Melanie Keltz, Bonnie S. Goldstein, Kelly M. Makino, M. Saleem Ismail, Connie Brand, Gaby Thai, Aimee Pierce, Beatriz Yáñez‐Rivera, Elizabeth Sosa, Megan Witbracht, Brendan Kelley, Trung Nguyen, Kyle Womack, Dana Mathews, Mary Quiceno, Allan I. Levey, James J. Lah, Ihab Hajjar, Janet S. Cellar, Jeffrey M. Burns, Russell H. Swerdlow, William M. Brooks, Daniel Silverman, Sarah Kremen, Kathleen Tingus, Po H. Lu, George Bartzokis, Ellen Woo, Edmond Teng, Neill R. Graff‐Radford, Francine Parfitt, Kim Poki-Walker, Martin R. Farlow, Ann Marie Hake, Brandy R. Matthews, Jared R. Brosch, Scott Herring, Christopher Van, Adam P. Mecca, Susan P. Good, Martha G. MacAvoy, Richard E. Carson, Pradeep Varma, Howard Chertkow, Susan Vaitekunis, Chris Hosein, Sandra E. Black, Bojana Stefanovic, Chris Heyn, Ging‐Yuek Robin Hsiung, Ellen Kim, Benita Mudge, Vesna Sossi, Howard Feldman, Michele Assaly, Elizabeth Finger, Stephen Pasternak, Irina Rachinsky, Andrew Kertesz, Dick Drost, John Rogers, Ian Grant, Brittanie Muse, Emily Rogalskı, Jordan Robson, M.‐Marsel Mesulam, Diana Kerwin, Chuang‐Kuo Wu, Nancy Johnson, Kristine Lipowski, Sandra Weıntraub, Borna Bonakdarpour, Nunzio Pomara, Raymundo Hernando, Antero Sarrael, Howard J. Rosen, Bruce L. Miller, David C. Perry, Raymond Scott Turner, Kathleen Johnson, Brigid Reynolds, Kelly McCann, Jessica Poe, Reisa A. Sperling, Keith A. Johnson, Gad A. Marshall, Jerome A. Yesavage, Joy L. Taylor, Steven Chao, Jaila Coleman, Jessica D. White, Barton Lane, Allyson Rosen, Jared Tinklenberg, Christine M. Belden, Alireza Atri, Kelly A. Clark, Edward Zamrini, Marwan N. Sabbagh, Ronald Killiany, Robert A. Stern, Jesse Mez, Neil W. Kowall, Andrew E. Budson, Thomas O. Obisesan, Oyonumo Ntekim, Saba Wolday, Javed Khan, Evaristus Nwulia, Sheeba Nadarajah, Alan J. Lerner, Paula Ogrocki, Curtis Tatsuoka, Parianne Fatica, Pauline Maillard, John Olichney, Owen Carmichael, Vernice Bates, Horacio Capote, Michelle Rainka, Michael Borrie, T.-Y. Lee, Dr Rob Bartha, Sterling C. Johnson, Sanjay Asthana, Cynthia M. Carlsson, Allison Perrin, Anna Burke, Douglas W. Scharre, Maria Kataki, Rawan Tarawneh, David Hart, Earl A. Zimmerman, Dzintra Celmins, Del D. Miller, Laura L. BolesPonto, Karen Ekstam Smith, Hristina Koleva, Hyungsub Shim, Ki Won Nam, Susan K. Schultz, Jeff D. Williamson, Suzanne Craft, Jo Cleveland, Mia Yang, Kaycee M. Sink, Brian R. Ott, Jonathan Drake, Geoffrey Tremont, Lori A. Daiello, Aaron Ritter, Charles Bernick, Donna Munic, Abigail O’Connelll, Jacobo Mintzer, Arthur Wiliams, Joseph C. Masdeu, Jiong Shi, Angelica Garcia, Paul Newhouse, Steven Potkin, Stephen Salloway, Paul Malloy, Stephen Correia, Smita Kittur, Godfrey D. Pearlson, Karen Blank, Karen Anderson, Laura A. Flashman, Marc Seltzer, Mary L. Hynes, Robert B. Santulli, Norman Relkin, Gloria Chiang, Athena Lee, Michael Z. Lin, Lisa Ravdin, Ron Petersen, Thomas C. Neylan, Jordan Grafman, Sarah Danowski, Catherine Nguyen-Barrera, Jacqueline Hayes, Shannon Finley, Matt A. Bernstein, Norm Foster, Sungeun Kim, A. K. Sood, Kimberly S. Blanchard, Debra Fleischman, Konstantinos Arfanakis, Daniel Varón, Maria T. Greig, Jeffrey R. Petrella, Kimberly S. Martin, Christopher Reist, Carl Sadowsky, Walter Martínez, Teresa Villena, Elaine R. Peskind, Eric C. Petrie, Gail Li, Scott Mackin, Gustavo Jimenez‐Maggiora, Erin Drake, Mike Donohue, Craig Nelson, David Bickford, Meryl A. Butters, Michelle Zmuda, Denise A. Reyes, Kelley Faber, Yiu Ho Au, Kelly Scherer, Daniel Catalinotto, Samuel Stark, Elise Ong, Dariella Fernandez

Notice bibliographique

RevueEBioMedicine · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueMetabolomics and Mass Spectrometry Studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Institute of Biomedical Imaging and BioengineeringCanadian Institutes of Health ResearchRosetrees TrustNational Institutes of HealthGenentechU.S. National Library of MedicineIXICOH. Lundbeck A/SServierEisaiNorthern California Institute for Research and EducationF. Hoffmann-La RocheUniversity of Southern CaliforniaPfizerBioClinicaBiogenU.S. Department of DefenseEli Lilly and CompanyBristol-Myers SquibbMeso Scale DiagnosticsAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeNovartis Pharmaceuticals CorporationNational Institute on AgingAlzheimer's Association
Mots-clésRandom forestFeature selectionConvolutional neural networkArtificial intelligenceComputer scienceFeature (linguistics)DiseaseAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeMachine learningPattern recognition (psychology)Data miningBioinformaticsAlzheimer's diseaseMedicineBiologyPathology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Deep learning has shown potential in various scientific domains but faces challenges when applied to complex, high-dimensional multi-omics data. Alzheimer's Disease (AD) is a neurodegenerative disorder that lacks targeted therapeutic options. This study introduces the Circular-Sliding Window Association Test (c-SWAT) to improve the classification accuracy in predicting AD using serum-based metabolomics data, specifically lipidomics. METHODS: The c-SWAT methodology builds upon the existing Sliding Window Association Test (SWAT) and utilizes a three-step approach: feature correlation analysis, feature selection, and classification. Data from 997 participants from the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) served as the basis for model training and validation. Feature correlations were analyzed using Weighted Gene Co-expression Network Analysis (WGCNA), and Convolutional Neural Networks (CNN) were employed for feature selection. Random Forest was used for the final classification. FINDINGS: The application of c-SWAT resulted in a classification accuracy of up to 80.8% and an AUC of 0.808 for distinguishing AD from cognitively normal older adults. This marks a 9.4% improvement in accuracy and a 0.169 increase in AUC compared to methods without c-SWAT. These results were statistically significant, with a p-value of 1.04 × 10ˆ-4. The approach also identified key lipids associated with AD, such as Cer(d16:1/22:0) and PI(37:6). INTERPRETATION: Our results indicate that c-SWAT is effective in improving classification accuracy and in identifying potential lipid biomarkers for AD. These identified lipids offer new avenues for understanding AD and warrant further investigation. FUNDING: The specific funding of this article is provided in the acknowledgements section.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,926
Score d'incertitude au seuil0,481

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,036
Tête enseignante GPT0,318
Écart entre enseignants0,283 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations14
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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