MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4404293436 · doi:10.1016/j.brain.2024.100103

Two for tau: Automated model discovery reveals two-stage tau aggregation dynamics in Alzheimer’s disease

2024· article· en· W4404293436 sur OpenAlexfundno aff
Charles A. Stockman, Alain Goriely, Ellen Kuhl

Notice bibliographique

RevueBrain Multiphysics · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueAlzheimer's disease research and treatments
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesHORIZON EUROPE European Research CouncilNational Institute on AgingCanadian Institutes of Health ResearchNational Institute of Biomedical Imaging and BioengineeringEngineering Research CentersFoundation for the National Institutes of HealthNational Science FoundationNational Institutes of HealthAlzheimer's Disease Neuroimaging Initiative
Mots-clésDiseaseNeuroscienceAlzheimer's diseaseDynamics (music)Computer sciencePsychologyMedicineInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Alzheimer’s disease is a neurodegenerative disorder characterized by the presence of amyloid- β plaques and the accumulation of misfolded tau proteins and neurofibrillary tangles in the brain. A thorough understanding of the local accumulation of tau is critical to develop effective therapeutic strategies. Tau pathology has traditionally been described using reaction–diffusion models, which succeed in capturing the global spread, but fail to accurately describe the local aggregation dynamics. Current mathematical models enforce a single-peak behavior in tau aggregation, which does not align well with clinical observations. Here we identify a more accurate description of tau aggregation that reflects the complex patterns observed in patients. We propose an innovative approach that uses constitutive neural networks to autonomously discover bell-shaped aggregation functions with multiple peaks from clinical positron emission tomography (PET) data of misfolded tau protein. Our method reveals previously overlooked two-stage aggregation dynamics by uncovering a two-term ordinary differential equation that links the local accumulation rate to the tau concentration. When trained on data from amyloid- β positive and negative subjects, the neural network clearly distinguishes between both groups and uncovers a more subtle relationship between amyloid- β and tau than previously postulated. In line with the amyloid–tau dual pathway hypothesis, our results show that the presence of toxic amyloid- β influences the accumulation of tau, particularly in the earlier disease stages. We expect that our approach to autonomously discover the accumulation dynamics of pathological proteins will improve simulations of tau dynamics in Alzheimer’s disease and provide new insights into disease progression. Significance Statement In Alzheimer’s disease, understanding the local dynamics of tau protein aggregation is crucial for developing effective treatments. Traditional models for tau protein dynamics use reaction–diffusion models that fail to accurately capture these local patterns. Our study introduces a novel approach that leverages constitutive neural networks to autonomously discover the complex, multi-peak aggregation dynamics from clinical PET data. This method reveals a previously overlooked two-stage tau accumulation process and a nuanced relationship between amyloid- β and tau. By distinguishing between amyloid- β positive and negative subjects, our model supports the amyloid–tau dual pathway hypothesis and offers novel insights into tau protein aggregation that have the potent to advance our understanding of Alzheimer’s disease progression.

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)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,797
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
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 Opus0,041
Tête enseignante GPT0,370
Écart entre enseignants0,329 · 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'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations5
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueBrain MultiphysicsMême sujetAlzheimer's disease research and treatmentsTravaux en français237 207