Detection of Mild Cognitive Impairment From Non-Semantic, Acoustic Voice Features: The Framingham Heart Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: With the aging global population and the rising burden of Alzheimer disease and related dementias (ADRDs), there is a growing focus on identifying mild cognitive impairment (MCI) to enable timely interventions that could potentially slow down the onset of clinical dementia. The production of speech by an individual is a cognitively complex task that engages various cognitive domains. The ease of audio data collection highlights the potential cost-effectiveness and noninvasive nature of using human speech as a tool for cognitive assessment. OBJECTIVE: This study aimed to construct a machine learning pipeline that incorporates speaker diarization, feature extraction, feature selection, and classification to identify a set of acoustic features derived from voice recordings that exhibit strong MCI detection capability. METHODS: The study included 100 MCI cases and 100 cognitively normal controls matched for age, sex, and education from the Framingham Heart Study. Participants' spoken responses on neuropsychological tests were recorded, and the recorded audio was processed to identify segments of each participant's voice from recordings that included voices of both testers and participants. A comprehensive set of 6385 acoustic features was then extracted from these voice segments using OpenSMILE and Praat software. Subsequently, a random forest model was constructed to classify cognitive status using the features that exhibited significant differences between the MCI and cognitively normal groups. The MCI detection performance of various audio lengths was further examined. RESULTS: An optimal subset of 29 features was identified that resulted in an area under the receiver operating characteristic curve of 0.87, with a 95% CI of 0.81-0.94. The most important acoustic feature for MCI classification was the number of filled pauses (importance score=0.09, P=3.10E-08). There was no substantial difference in the performance of the model trained on the acoustic features derived from different lengths of voice recordings. CONCLUSIONS: This study showcases the potential of monitoring changes to nonsemantic and acoustic features of speech as a way of early ADRD detection and motivates future opportunities for using human speech as a measure of brain health.
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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 | 0,004 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».