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Enregistrement W4409787264 · doi:10.1101/2025.04.24.25326266

Development and accuracy of a novel machine learning model to detect toddlers’ physical activity and sedentary time using accelerometers: Little Movers Activity Analysis

2025· preprint· en· W4409787264 sur OpenAlexafffund
Elyse Letts, Sara King‐Dowling, Natascja Di Cristofaro, Patricia Tucker, John Cairney, Dylan Kobsar, Brian W. Timmons, Joyce Obeid

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2025
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiquePhysical Activity and Health
Établissements canadiensChildren’s Health Research InstituteMcMaster Children's HospitalMcMaster University
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health Research
Mots-clésAccelerometerPhysical activityComputer sciencePhysical medicine and rehabilitationArtificial intelligenceMachine learningPsychologyMedicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Objective: (1) develop and test a novel, open-source, supervised machine learning model to detect toddlers’ physical activity (PA) and sedentary time (SED); (2) compare this novel machine learning model to existing cut-point methods to analyse toddlers’ PA (independent sample cross-validation of existing methods). Methods: We recruited 111 healthy toddlers to attend two semi-structured lab visits while wearing an ActiGraph wGT3X-BT accelerometer. Sessions were video recorded and manually annotated using a modified Children’s Activity Rating Scale to determine a ground truth of toddler activity. We extracted 40 time and frequency domain features from the raw accelerations (across 6 different epochs ranging from 1-60s) and trained 4 gradient boosted tree machine learning models. Models were assessed using accuracy, F1 scores, and confusion matrices. For the validation of existing methods, we calculated accuracy, F1, and mean absolute differences (MAD) in total PA (TPA) and moderate-to-vigorous PA (MVPA) estimation. Results: The 5s epoch performed best with the recommended models classifying non-volitional movement (NVM)/SED/TPA and NVM/SED/light PA (LPA)/MVPA reaching an 82% and 74% accuracy with MAD of 3.0 and 3.2min/hour, respectively. Independent sample cross-validation found accuracies from 33-73% and MAD ranging from 7.6-18.6min/hour in TPA and 10.7-25.8min/hour in MVPA. Conclusions: We recommend the NVM/SED/TPA or NVM/SED/LPA/MVPA models given alignment with toddler TPA guidelines and MVPA link to health outcomes, respectively. We additionally present an open-access, user-friendly interface for using these models that does not require coding knowledge. This study presents a substantial step forward toward comprehensive and accessible measurement of toddlers’ physical activity. Summary Box What is already known on this topic - Current methods used to assess toddlers’ physical activity (PA) and sedentary time (SED) face challenges with low accuracies and inabilities to detect non-volitional movement (NVM, e.g., being carried). Machine learning methods are promising but existing methods have been validated using small samples and the algorithms are not openly available. What this study adds – Open-source machine learning models to detect toddlers’ PA, SED, and NVM that outperform existing available cut-point methods, including an easy-to-use interface to apply these models to raw accelerometer data. How this study might affect research, practice or policy – We provide an easy-to-use, open access tool for researchers, clinicians, and beyond to use machine learning to more accurately detect toddlers’ volitional PA and SED. This will allow for more accurate quantifications of PA that can be linked to health outcomes and inform toddler PA guidelines.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
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 enseignants0,014
Score d'incertitude au seuil0,028

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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 Opus0,108
Tête enseignante GPT0,363
Écart entre enseignants0,255 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
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

Citations2
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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