Brain Age Prediction: Deep Models Need a Hand to Generalize
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Predicting brain age from T1-weighted MRI is a promising marker for understanding brain aging and its associated conditions. While deep learning models have shown success in reducing the Mean Absolute Error (MAE) of predicted brain age, concerns about robust and accurate generalization in new data limit their clinical applicability. The large number of trainable parameters, combined with limited medical imaging training data, contribute to this challenge, often resulting in a generalization gap where there is a significant discrepancy between model performance on training data versus unseen data. In this study, we assess a deep model, SFCN-reg, based on the VGG-16 architecture, and address the generalization gap through comprehensive preprocessing, extensive data augmentation, and model regularization. Using training data from the UK Biobank, we demonstrate substantial improvements in model performance. Specifically, our approach reduces the generalization MAE by 44% (from 5.25 to 2.96 years) in the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative dataset and by 22% (from 4.35 to 3.40 years) in the Australian Imaging, Biomarker and Lifestyle dataset. Furthermore, we achieve a 29% reduction in scan-rescan error (from 0.86 to 0.61 years) while enhancing the model’s robustness to registration errors. Feature importance maps highlight anatomical regions used to predict age. These results highlight the critical role of high-quality preprocessing and robust training techniques in improving accuracy and narrowing the generalization gap, both necessary steps towards the clinical use of brain age prediction models. Our study makes valuable contributions to neuroimaging research by offering a potential pathway to improve the clinical applicability of deep learning models.
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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 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| 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 ».