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Enregistrement W4400487962 · doi:10.1101/2024.07.09.24310163

Exploring the power of MRI and clinical measures in predicting Alzheimer’s disease neuropathology

2024· preprint· en· W4400487962 sur OpenAlexafffund
Farooq Kamal, Cassandra Morrison, Michael Oliver, Mahsa Dadar

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2024
Typepreprint
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueFunctional Brain Connectivity Studies
Établissements canadiensCarleton UniversityMcGill UniversityDouglas Mental Health University Institute
Organismes subventionnairesFonds de Recherche du Québec - SantéNational Institutes of HealthGenentechIXICOH. Lundbeck A/SServierEisaiCanadian Institutes of Health ResearchRéseau en Bio-Imagerie du QuebecNorthern California Institute for Research and EducationBioClinicaNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaBiogenPfizerNovartis Pharmaceuticals CorporationUniversity of Southern CaliforniaAlzheimer SocietyU.S. Department of DefenseEli Lilly and CompanyBristol-Myers SquibbAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeMeso Scale DiagnosticsAlzheimer Society Research ProgramAlzheimer's Association
Mots-clésNeuropathologyAlzheimer's diseaseDiseaseNeuroscienceMedicinePsychologyPathology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background The ability to predict Alzheimer’s disease (AD) before diagnosis is a topic of intense research. Early diagnosis would aid in improving treatment and intervention options, however, there are no current methods that can accurately predict AD years in advance. This study examines a novel machine learning approach that integrates the combined effects of vascular (white matter hyperintensities, WMHs), and structural brain changes (gray matter, GM) with clinical factors (cognitive status) to predict post-mortem neuropathological outcomes. Methods Healthy older adults, participants with mild cognitive impairment, and AD from the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative dataset with both post-mortem neuropathology data and antemortem MRI and clinical data were included. Longitudinal data were analyzed across three intervals before death (post-mortem data): 0-4 years, 4-8 years, and 8-14 years. Additionally, cross-sectional data at the last visit or interval (within four years, 0-4 years) before death were also examined. Machine learning models including gradient boosting, bagging, support vector regression, and linear regression were implemented. These models were applied towards feature selection of the top seven MRI, clinical, and demographic data to identify the best performing set of variables that could predict postmortem neuropathology outcomes (i.e., neurofibrillary tangles, neuritic plaques, diffuse plaques, senile/amyloid plaques, and amyloid angiopathy). Results A total of 94 participants (55-90 years of age) were included in the study. At last visit, the best-performing model included total and temporal lobe WMHs and achieved r =0.87( RMSE =0.62) during cross-validation for neuritic plaques. For longitudinal assessments across different intervals, the best-performing model included regional GM (i.e., hippocampus, amygdala, caudate) and frontal lobe WMH and achieved r =0.93( RMSE =0.59) during cross-validation for neurofibrillary tangles. For MRI and clinical predictors and clinical-only predictors, t -tests demonstrated significant differences at all intervals before death ( t [-13.60-7.90], p -values<0.001). Overall, post-mortem neuropathology outcome were predicted up to 14 years before death with high accuracies (∼90%). Conclusions Prediction accuracy was higher for post-mortem neuropathology outcomes that included MRI (WMHs, GM) and clinical features compared to clinical-only features. These findings highlight that MRI features are critical to successfully predict AD-related pathology years in advance which will improve participant selection for clinical trials, treatments, and intervention options.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,007
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,011
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
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 enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,035

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0070,011
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,243
Tête enseignante GPT0,349
Écart entre enseignants0,107 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
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

Citations1
Publié2024
Routes d'admission2
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