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Enregistrement W4390665001 · doi:10.3389/fnagi.2023.1303036

A deep learning model for brain age prediction using minimally preprocessed T1w images as input

2024· article· en· W4390665001 sur OpenAlexfundno aff
Caroline Machado Dartora, Anna Marseglia, Gustav Mårtensson, Gull Rukh, Junhua Dang, J‐Sebastian Muehlboeck, Lars‐Olof Wahlund, Rodrigo Moreno, José Barroso, Daniel Ferreira, Helgi B. Schiöth, Eric Westman

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Aging Neuroscience · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueFunctional Brain Connectivity Studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Institute on AgingCanadian Institutes of Health ResearchParkinsonfondenNational Institutes of HealthIXICOH. Lundbeck A/SMitsubishi Tanabe Pharma CorporationServierShionogiJapan Science and Technology AgencyVetenskapsrådetEisaiAstellas PharmaKarolinska InstitutetCenter for Innovative MedicineNorthern California Institute for Research and EducationDaiichi-SankyoUniversidad de La LagunaEuropean CommissionEli Lilly and CompanyU.S. Department of DefenseMeso Scale DiagnosticsGenentechKungliga Tekniska HögskolanNvidiaF. Hoffmann-La RocheUniversity of Southern CaliforniaStockholms Läns LandstingBiogenPfizerBioClinicaNovartis Pharmaceuticals CorporationBristol-Myers SquibbÅke Wiberg Stiftelse
Mots-clésDeep learningArtificial intelligenceComputer sciencePsychologyMachine learningNeuroscience

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Introduction: In the last few years, several models trying to calculate the biological brain age have been proposed based on structural magnetic resonance imaging scans (T1-weighted MRIs, T1w) using multivariate methods and machine learning. We developed and validated a convolutional neural network (CNN)-based biological brain age prediction model that uses one T1w MRI preprocessing step when applying the model to external datasets to simplify implementation and increase accessibility in research settings. Our model only requires rigid image registration to the MNI space, which is an advantage compared to previous methods that require more preprocessing steps, such as feature extraction. Methods: We used a multicohort dataset of cognitively healthy individuals (age range = 32.0-95.7 years) comprising 17,296 MRIs for training and evaluation. We compared our model using hold-out (CNN1) and cross-validation (CNN2-4) approaches. To verify generalisability, we used two external datasets with different populations and MRI scan characteristics to evaluate the model. To demonstrate its usability, we included the external dataset's images in the cross-validation training (CNN3). To ensure that our model used only the brain signal on the image, we also predicted brain age using skull-stripped images (CNN4). Results: The trained models achieved a mean absolute error of 2.99, 2.67, 2.67, and 3.08 years for CNN1-4, respectively. The model's performance in the external dataset was in the typical range of mean absolute error (MAE) found in the literature for testing sets. Adding the external dataset to the training set (CNN3), overall, MAE is unaffected, but individual cohort MAE improves (5.63-2.25 years). Salience maps of predictions reveal that periventricular, temporal, and insular regions are the most important for age prediction. Discussion: We provide indicators for using biological (predicted) brain age as a metric for age correction in neuroimaging studies as an alternative to the traditional chronological age. In conclusion, using different approaches, our CNN-based model showed good performance using one T1w brain MRI preprocessing step. The proposed CNN model is made publicly available for the research community to be easily implemented and used to study ageing and age-related disorders.

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)0,016
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMétarecherche, Méta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,814
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,016
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0000,001
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 Opus0,040
Tête enseignante GPT0,292
Écart entre enseignants0,252 · 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.

Devis d'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations39
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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