Explainable AI for Depression Detection and Severity Classification From Activity Data: Development and Evaluation Study of an Interpretable Framework
Notice bibliographique
Résumé
Background: Depression is one of the most prevalent mental health disorders globally, affecting approximately 280 million people and frequently going undiagnosed or misdiagnosed. The growing ubiquity of wearable devices enables continuous monitoring of activity levels, providing a new avenue for data-driven detection and severity assessment of depression. However, existing machine learning models often exhibit lower performance when distinguishing overlapping subtypes of depression and frequently lack explainability, an essential component for clinical acceptance. Objective: This study aimed to develop and evaluate an interpretable machine learning framework for detecting depression and classifying its severity using wearable-actigraphy data, while addressing common challenges such as imbalanced datasets and limited model transparency. Methods: We used the Depresjon dataset and applied Adaptive Synthetic Sampling (ADASYN) to mitigate class imbalance. We extracted multiple statistical features (eg, power spectral density mean and autocorrelation) and demographic attributes (eg, age) from the raw activity data. Five machine learning algorithms (logistic regression, support vector machines, random forest, XGBoost, and neural networks) were assessed via accuracy, precision, recall, F1-score, specificity, and Matthew correlation constant. We further used Shapley Additive Explanations (SHAP) and Local Interpretable Model-agnostic Explanations (LIME) to elucidate prediction drivers. Results: XGBoost achieved the highest overall accuracy of 84.94% for binary classification and 85.91% for multiclass severity. SHAP and LIME revealed power spectral density mean, age, and autocorrelation as top predictors, highlighting circadian disruptions' role in depression. Conclusions: Our interpretable framework reliably identifies depressed versus nondepressed individuals and differentiates mild from moderate depression. The inclusion of SHAP and LIME provides transparent, clinically meaningful insights, emphasizing the potential of explainable artificial intelligence to enhance early detection and intervention strategies in mental health care.
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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 | 0,008 | 0,019 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».