A scoping review of mathematical models covering Alzheimer's disease progression
Notice bibliographique
Résumé
Alzheimer's disease is a complex, multi-factorial, and multi-parametric neurodegenerative etiology. Mathematical models can help understand such a complex problem by providing a way to explore and conceptualize principles, merging biological knowledge with experimental data into a model amenable to simulation and external validation, all without the need for extensive clinical trials. We performed a scoping review of mathematical models describing the onset and evolution of Alzheimer's disease as a result of biophysical factors following the PRISMA standard. Our search strategy applied to the PubMed database yielded 846 entries. After using our exclusion criteria, only 17 studies remained from which we extracted data, which focused on three aspects of mathematical modeling: how authors addressed continuous time (since even when the measurements are punctual, the biological processes underlying Alzheimer's disease evolve continuously), how models were solved, and how the high dimensionality and non-linearity of models were managed. Most articles modeled Alzheimer's disease at the cellular level, operating on a short time scale (e.g., minutes or hours), i.e., the micro view (12/17); the rest considered regional or brain-level processes with longer timescales (e.g., years or decades) (the macro view). Most papers were concerned primarily with amyloid beta ( n = 8), few described both amyloid beta and tau proteins ( n = 3), while some considered more than these two factors ( n = 6). Models used partial differential equations ( n = 3), ordinary differential equations ( n = 7), and both partial differential equations and ordinary differential equations ( n = 3). Some did not specify their mathematical formalism ( n = 4). Sensitivity analyses were performed in only a small number of papers (4/17). Overall, we found that only two studies could be considered valid in terms of parameters and conclusions, and two more were partially valid. This puts the majority ( n = 13) as being either invalid or with insufficient information to ascertain their status. This was the main finding of our paper, in that serious shortcomings make their results invalid or non-reproducible. These shortcomings come from insufficient methodological description, poor calibration, or the impossibility of experimentally validating or calibrating the model. Those shortcomings should be addressed by future authors to unlock the usefulness of mathematical models in Alzheimer's disease.
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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 | 0,012 | 0,066 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,004 | 0,007 |
| Bibliométrie | 0,020 | 0,018 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,004 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 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 ».