A nano‐ to microscale, complex and multifactorial computational model of Alzheimer’s disease
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: While individual etiological hypotheses for AD are researched, few large-scale theoretical integrative efforts linking entities involved in these dysfunctions have been attempted. Experimentally, assessing such a global theory is logistically near impossible to achieve as the number of variables is substantial. Alternatively, computational neuroscience allows for the joint study of multiple entities at this scale, the generation of predictions, and their validation with real data. In this work, we present a theoretical computational model describing the progression of AD through an individual's lifespan covering more than 50 different entities. METHOD: Our computational model is a system of 19 ordinary differential equations (cf. Figure 1). The equations describe the evolution of proteins at the nanoscale (Aβ monomers, oligomers and plaques; tau filaments and tangles, anti-inflammatory cytokines, insulin) and cell populations at the microscale (neurons, astrocytes, macrophages, microglia). Equations were parametrized according to sex and APOE status, and initial conditions chosen from the literature. Our key outcomes of interest were the accumulation of recognized pathological markers of AD (Aβ monomers or plaques, tau filaments or tangles) and neuronal death. The model was solved in daily increments over a 50-year lifespan. RESULTS: The evolution of every variable of our model is shown in Figure 2. For the different forms of amyloid, the curves for APOE4-negative men and women mostly overlap. This is also observed for APOE4-positive individuals. However, it is important to note that despite the overlap, there are noticeable variations in the curves between different groups. Neuronal loss occurs earlier in individuals with an APOE4 allele regardless of sex. We obtain losses of 10.9% and 11.7%, for APOE4- and APOE+ women respectively, and of 10.9% and 12.1% for APOE4- and APOE4+ men respectively, which are commensurate with the literature. We also observe a transition to a proinflammatory state occurring around 50 years of age, with women who are APOE4+ experience this transition earlier, followed by APOE4+ men, APOE4- women, and finally APOE4- men. CONCLUSION: Computational models represent an essential initial step toward constructing a complex, predictive framework, and hold significant potential for identifying effective therapeutic targets in the fight against AD.
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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 | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».