Multivariate description of gait changes in a mouse model of peripheral nerve injury and trauma
Notice bibliographique
Résumé
OBJECTIVE: Animal models of nerve injury are important for studying nerve injury and repair, particularly for interventions that cannot be studied in humans. However, the vast majority of gait analysis in animals has been limited to univariate analysis even though gait data is highly multi-dimensional. As a result, little is known about how various spatiotemporal components of the gait relate to each other in the context of peripheral nerve injury and trauma. We hypothesize that a multivariate characterization of gait will reveal relationships among spatiotemporal components of gait with biological relevance to peripheral nerve injury and trauma. We further hypothesize that legitimate relationships among said components will allow for more accurate classification among distinct gait phenotypes than if attempted with univariate analysis alone. METHODS: DigiGait data was collected of mice across groups representing increasing degrees of damage to the neuromusculoskeletal sequence of gait; that is (a) healthy controls, (b) nerve damage only via total nerve transection + reconnection of the femoral and sciatic nerves, and (c) nerve, muscle, and bone damage via total hind-limb transplantation. Multivariate relationships among the 30+ spatiotemporal measures were evaluated using exploratory factor analysis and forward feature selection to identify the features and latent factors that best described gait phenotypes. The identified features were then used to train classifier models and compared to a model trained with features identified using only univariate analysis. RESULTS: 10-15 features relevant to describing gait in the context of increasing degrees of traumatic peripheral nerve injury were identified. Factor analysis uncovered relationships among the identified features and enabled the extrapolation of a set of latent factors that further described the distinct gait phenotypes. The latent factors tied to biological differences among the groups (e.g. alterations to the anatomical configuration of the limb due to transplantation or aberrant fine motor function due to peripheral nerve injury). Models trained using the identified features generated values that could be used to distinguish among pathophysiological states with high statistical significance (p < .001) and accuracy (>80%) as compared to univariate analysis alone. CONCLUSION: This is the first performance evaluation of a multivariate approach to gait analysis and the first demonstration of superior performance as compared to univariate gait analysis in animals. It is also the first study to use multivariate statistics to characterize and distinguish among different gradations of gait deficit in animals. This study contributes a comprehensive, multivariate characterization pipeline for application in the study of any pathologies in which gait is a quantitative translational outcome metric.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| 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 ».