Exploring the power of MRI and clinical measures in predicting Alzheimer’s disease neuropathology
Notice bibliographique
Résumé
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 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 | 0,007 | 0,011 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
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 ».