Transformer‐based Deep Learning Architecture Improves Detection of Associations between Spontaneous Speech Language Markers and Cognition
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Spontaneous speech is easily obtainable and has the potential to become an accessible and low‐cost marker for cognitive function. The time‐consuming and labor‐intensive nature of speech analysis has been a major obstacle to utilizing this promising tool. This study uses a novel transformer‐based methodology to explore associations between spontaneous speech language features and global cognition. Method Speech recordings were obtained from participants with clinical diagnoses of mild cognitive impairment (MCI), dementia, and cognitively unimpaired, from the Alzheimer’s Disease Research Center (ADRC) at University of California, Irvine. Audio samples were denoised and transcribed using our transformer‐based model (Figure 1). The model conducted association analyses between global cognition, measured by Montreal Cognitive Assessment (MoCA) scores, and 5 linguistic features pre‐specified based on popularity in language analysis. Features were extracted from transcripts via Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT), which assigns each word a special “token” (tokenizing), translates “tokens” into a numerical format for computer comprehension (encoding), and generates unique identifiers (embeddings) that mathematically capture meanings and relationships between words. A linear regression (LR) model was then trained on power‐transformed BERT‐extracted linguistic features and its performance was tested against both untransformed and power‐transformed data without BERT feature extraction using the same linguistic features. Results In a cohort comprising 73 healthy controls and 12 individuals with MCI or dementia, our analysis, utilizing pre‐specified linguistic features and leveraging BERT for enhancing feature extraction, revealed that vocabulary richness ( p = 0.009), average word length ( p = 0.005), and semantic coherence ( p = 0.047) were significantly associated with MoCA scores (Table 1). The non‐BERT untransformed model found no significant associations with MoCA while the non‐BERT power‐transformed model found only one significant association: average word length ( p = 0.016). Conclusion Our study's novel approach of employing BERT for linguistic feature extraction in association analysis increased the number of pre‐selected speech features significantly associated with global cognition, namely vocabulary richness, average word length, and semantic coherence. This improvement in association detection highlights the potential for better deep‐learning dementia detection methods and might lead to increased utility of spontaneous speech as an easily obtainable and scalable cognitive measure.
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 enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».