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Enregistrement W4399995627 · doi:10.1162/imag_a_00222

Challenges in multi-task learning for fMRI-based diagnosis: Benefits for psychiatric conditions and CNVs would likely require thousands of patients

2024· article· en· W4399995627 sur OpenAlexafffund
Annabelle Harvey, Clara Moreau, Kuldeep Kumar, Guillaume Huguet, Sebastian Urchs, Hanad Sharmarke, Khadijé Jizi, Charles-Olivier Martin, Nadine Younis, Petra Tamer, Martineau Jean‐Louis, Pierre Orban, Ana Isabel Silva, Jeremy Hall, Marianne B. M. van den Bree, Michael J. Owen, David E.J. Linden, Sarah Lippé, Carrie E. Bearden, Guillaume Dumas, Sébastien Jacquemont, Pierre Bellec

Notice bibliographique

RevueImaging Neuroscience · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueFunctional Brain Connectivity Studies
Établissements canadiensMila - Quebec Artificial Intelligence InstituteInstitut universitaire en santé mentale de MontréalInstitut Universitaire en Santé Mentale de QuébecUniversité de MontréalInstitut Universitaire de Gériatrie de MontréalCentre Hospitalier Universitaire Sainte-Justine
Organismes subventionnairesNational Institute of Mental HealthCompute CanadaCanadian Institutes of Health ResearchNational Institutes of HealthCanada First Research Excellence FundSimons Foundation Autism Research InitiativeHealth and Care Research WalesCourtois FoundationConsortium canadien en neurodégénérescence associée au vieillissementWellcome TrustInstitut de Valorisation des DonnéesFondation Brain Canada
Mots-clésTask (project management)PsychologyPsychiatryCognitive psychologyClinical psychology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

There is a growing interest in using machine learning (ML) models to perform automatic diagnosis of psychiatric conditions; however, generalising the prediction of ML models to completely independent data can lead to sharp decrease in performance. Patients with different psychiatric diagnoses have traditionally been studied independently, yet there is a growing recognition of neuroimaging signatures shared across them as well as rare genetic copy number variants (CNVs). In this work, we assess the potential of multi-task learning (MTL) to improve accuracy by characterising multiple related conditions with a single model, making use of information shared across diagnostic categories and exposing the model to a larger and more diverse dataset. As a proof of concept, we first established the efficacy of MTL in a context where there is clearly information shared across tasks: the same target (age or sex) is predicted at different sites of data collection in a large functional magnetic resonance imaging (fMRI) dataset compiled from multiple studies. MTL generally led to substantial gains relative to independent prediction at each site. Performing scaling experiments on the UK Biobank, we observed that performance was highly dependent on sample size: for large sample sizes (N > 6000) sex prediction was better using MTL across three sites (N = K per site) than prediction at a single site (N = 3K), but for small samples (N < 500) MTL was actually detrimental for age prediction. We then used established machine-learning methods to benchmark the diagnostic accuracy of each of the 7 CNVs (N = 19-103) and 4 psychiatric conditions (N = 44-472) independently, replicating the accuracy previously reported in the literature on psychiatric conditions. We observed that MTL hurt performance when applied across the full set of diagnoses, and complementary analyses failed to identify pairs of conditions which would benefit from MTL. Taken together, our results show that if a successful multi-task diagnostic model of psychiatric conditions were to be developed with resting-state fMRI, it would likely require datasets with thousands of patients across different diagnoses.

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,010
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMétarecherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,306
Score d'incertitude au seuil0,998

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
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 Opus0,106
Tête enseignante GPT0,336
Écart entre enseignants0,230 · 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'étudeObservationnel
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

Citations3
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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