Bridging the Gap: Missing Data Imputation Methods and Their Effect on Dementia Classification Performance
Notice bibliographique
Résumé
Background/Objectives: Missing data is a common challenge in neuroscience and neuroimaging studies, especially in the context of neurodegenerative disorders such as Mild Cognitive Impairment (MCI) and Alzheimer’s Disease (AD). Inadequate handling of missing values can compromise the performance and interpretability of machine learning (ML) models. This study aimed to systematically compare the impacts of five imputation methods on classification performance using multimodal data from the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (ADNI). Methods: We analyzed a dataset including clinical, cognitive, and neuroimaging features from ADNI participants diagnosed with MCI or AD. Five imputation techniques—mean, median, k-Nearest Neighbors (kNNs), Multiple Imputation by Chained Equations (MICE), and missForest (MF)—were applied. Classification tasks were performed using Random Forest (RF), Logistic Regression (LR), and Support Vector Machine (SVM). Models were trained on the imputed datasets and evaluated on a test set without missing values. The statistical significance of performance differences was assessed using McNemar’s test. Results: On the test set, MICE imputation yielded the highest accuracy for both RF (0.76) and LR (0.81), while SVM performed best with median imputation (0.81). McNemar’s test revealed significant differences between RF and both LR and SVM (p < 0.01), but not between LR and SVM. Simpler methods like mean and median performed adequately but were generally outperformed by MICE. The performance of kNNs and MF was less consistent. Conclusions: Overall, the choice of imputation method significantly affects classification accuracy. Selecting strategies tailored to both data structure and classifier is essential for robust predictive modeling in clinical neuroscience.
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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 | 0,144 | 0,293 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,003 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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.
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 ».