Interpretable convolutional neural network for autism diagnosis support in children using structural magnetic resonance imaging datasets
Notice bibliographique
Résumé
Purpose: Autism is one of the most common neurodevelopmental conditions, and it is characterized by restricted, repetitive behaviors and social difficulties that affect daily functioning. It is challenging to provide an early and accurate diagnosis due to the wide diversity of symptoms and the developmental changes that occur during childhood. We evaluate the feasibility of an explainable deep learning (DL) model using structural MRI (sMRI) to identify meaningful brain biomarkers relevant to autism in children and thus support its diagnosis. Approach: -weighted sMRI scans from children aged 9 to 11 years were obtained from the Autism Brain Imaging Data Exchange database. A DL model was trained to differentiate between autistic and typically developing children. Model explainability was assessed using saliency maps to identify key brain regions contributing to classification. Model performance was evaluated across 20 folds and compared with traditional machine learning models trained with regional volumetric features extracted from the sMRI scans. Results: The model achieved a mean area under the receiver operating curve of 71.2%. The saliency maps highlighted brain regions that are known neuroanatomical and functional biomarkers associated with autism, such as the cuneus, pericalcarine, ventricles, lingual, vermal lobules, caudate, and thalamus. Conclusions: We show the potential of interpretable DL models trained on sMRI data to aid in autism diagnosis within a narrowly defined pediatric age group. Our findings contribute to the field of explainable artificial intelligence methods in neurodevelopmental research and may help in clinical decision-making for autism and other neurodevelopmental conditions.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| 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 ».