Evaluation of Interpretable Speech Biomarkers for Monitoring Alzheimer’s Disease and Mild Cognitive Impairment Progression
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Alzheimer’s disease (AD) is a progressive neurodegenerative disease. Like for other dementias, biomarkers may help characterize distinct aspects of the underlying pathology, predict decline, and monitor disease progression. We extracted a composite array of 24 speech‐based biomarkers using machine learning and signal processing techniques. We then determined which of the given biomarkers was predictive of MCI and AD progression from baseline by conducting a correlation analysis. Method Spoken responses to a Cookie Theft Picture description task were recorded from 2 subjects with AD, 4 subjects with Mild Cognitive Impairment (MCI) due to AD (biomarker confirmed AD), and 4 subjects with MCI. We automatically extracted acoustic, linguistic, and cognitive biomarkers using speech recognition, acoustic, and language modeling techniques. We later computed Kendall’s tau‐b (τb ) correlation between the biomarker values and Montreal Cognitive Assessment (MoCA) scores. Recordings and MoCA scores were collected at baseline, at 6 months after baseline, and at 12 months for a subgroup of the subjects. To perform the correlation analysis, we used scipy.stats.kendalltau library in Python. Result With respect to the acoustic biomarkers, a strong negative correlation (τb= ‐0.50) was observed between the MoCA scores and features such as pause time, pause percentage, and pause speech ratio, while a moderate positive correlation (τb= 0.2) was found for rhythm standard deviation. With respect to the linguistic biomarkers a strong positive correlation(τb= 0.50) for the features of corrected type‐token ratio, average sentence length in words, and noun count was reported, while a moderate positive correlation (τb= 0.27) was found for the features of word type count, word token count, and moving average type‐token ratio. The other acoustic, linguistic, and cognitive biomarkers showed a very weak (τb= 0.00 ‐ 0.10) or weak correlation (τb= 0.10 ‐ 0.20). Conclusion Altogether, these results suggest that speech‐based interpretable biomarkers may help clinicians to diagnose AD at earlier stages and monitor disease progression. Our preliminary data suggest that AD patients encounter more problems delivering longer and linguistically elaborated narratives as the disease progresses.
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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 | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».