Regional patch-based MRI brain age modeling with an interpretable cognitive reserve proxy
Notice bibliographique
Résumé
Accurate brain age prediction from MRI is a promising biomarker for brain health and neurodegenerative disease risk, but current deep learning models often lack anatomical specificity and clinical insight. We present a regional patch-based ensemble framework that uses 3D Convolutional Neural Networks (CNNs) trained on bilateral patches from ten subcortical structures, enhancing anatomical sensitivity. Ensemble predictions are combined with cognitive assessments to derive a cognitively informed proxy for cognitive reserve (CR-Proxy), quantifying resilience to age-related brain changes. We train our framework on a large, multi-cohort dataset of healthy controls and test it on independent samples that include individuals with Alzheimer’s disease and mild cognitive impairment. The results demonstrate that our method achieves robust brain age prediction and provides a practical, interpretable CR-Proxy capable of distinguishing diagnostic groups and identifying individuals with high or low cognitive reserve. This pipeline offers a scalable, clinically accessible tool for early risk assessment and personalized brain health monitoring. • Regional patch-based ensemble model enhances brain age prediction using 3D CNNs on 10 subcortical structures. • Cognitive Reserve Proxy (CR-Proxy) combines brain age estimates with MMSE scores for resilience assessment. • CR-Proxy distinguishes diagnostic groups: AD, MCI, and cognitively normal with high significance. • Ensemble model achieves MAE of 2.93 years, outperforming individual regional predictors. • Framework provides scalable biomarker for early neurodegenerative risk stratification.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».