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Enregistrement W6968043308 · doi:10.5281/zenodo.14049193

Automatic Scoring of Cognition Drawings - Improving prediction accuracy through curriculum learning

2024· article· en· W6968043308 sur OpenAlexaboutno aff

Notice bibliographique

RevueZenodo (CERN European Organization for Nuclear Research) · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueDementia and Cognitive Impairment Research
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésDementiaCognitionTest (biology)Cognitive declineIdentification (biology)CollectableGerman

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Dementia and related disorders are a major public health concern as they are among the leading causes of death, disability and dependency in the global elderly population. There is currently no known cure for the disease, making the identification and management of risk factors one of the few promising approaches to address this emerging crisis. One way to detect early signs of cognitive decline is through cognitive testing (e.g., the Montreal Cognitive Assessment, MoCA), which includes drawing tasks such as cubes or clocks to assess the visuospatial domain of cognitive function. Recently, this type of test has been used in several large-scale survey studies, such as SHARE, the Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (https://share-eric.eu/). While these tests are adapted from clinical cognitive assessments, in this setting they are used to make population-based estimates, such as the prevalence of dementia symptoms, rather than individual diagnoses. This will allow researchers to look for patterns in early cognitive decline and hopefully identify factors that can slow or delay its progression. SHARE includes tests from the Addenbrooke’s Cognitive Examination III (see Wagner & Douhou, 2021, https://share-eric.eu/fileadmin/user_upload/Methodology_Volumes/SHARE_Methodenband_WEB_Wave8_MFRB.pdf), but unlike the clinical setting, scoring of the drawings is not done by trained clinicians, but by the regular face-to-face interviewers during fieldwork, posing a potential risk to data quality. In a proof of concept (Bethmann et al, 2023, https://doi.org/10.48550/arXiv.2312.16887) based on approximately 2,000 cube drawings from the German SHARE sub-study, we re-scored the drawings using multiple raters and a subsequent arbitration round to arrive at a preliminary ‚ground truth’ score. In comparison, interviewer scoring accuracy was only around 75%, with ‚partially correct‘ or ‚incorrect‘ cubes being particularly difficult to score. We then trained several different deep learning models (AlexNet, VGG, ResNet, ConvNeXt) on the ‚ground truth‘ data, which resulted in a significantly better scoring accuracy of around 85% for the best models (ConvNeXt). While these results are promising, they are not yet sufficient for production use. We are therefore pursuing several avenues to improve scoring accuracy and hence data quality: We have collected approximately 55,000 additional recording booklets with cognition drawings from other SHARE countries, which will be scanned and then pre-processed. We expect that training our deep learning models on this training dataset will significantly improve scoring accuracy due to its larger size alone. At the same time, we want to improve the training procedure by using an approach called ‚curriculum learning‘ (cf. Bengio et al., 2009, https://doi.org/10.1145/1553374.1553380), which is a method to gradually increase the complexity of the data samples during the training process, similar to the way humans learn. We want to evaluate whether and to what extent this helps to increase the prediction accuracy of our models.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,012
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: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,021

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,012
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0030,002
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0060,007

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 Opus0,023
Tête enseignante GPT0,284
Écart entre enseignants0,261 · 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

Citations0
Publié2024
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