Latent Structure and Causal Mediation Models for Human Microbiome Sequencing Data
Notice bibliographique
Résumé
The exploration of human microbiome sequencing data has emerged as a popular research area in recent medical science. Nonetheless, owing to inherent characteristics of microbiome data such as excess zeros, high skewness, sparsity, and a profusion of outliers, the analytical process faces some substantial hurdles. Consequently, the overarching aim of this thesis is to develop statistical methodologies that enable comprehension of human microbiome sequencing data analysis, encompassing investigation of latent structures and detection of potentially mediating roles played by certain microbial taxa between exposure/treatment to the interest outcomes. The first objective is to develop clustering algorithms which can be employed for microbiome datasets, seeking to unveil underlying data structure and potential subcategories. A novel approach, employing a customizable distance metric, is developed to eliminate the presence-absence bias linked with sparse count data while accurately measuring sample distances.Furthermore, when analyzing the role of microbial taxa as mediators - linking exposure to a study outcome via causal mediation analysis of microbiomes - single or multiple microbial entities may emerge as mediators. My second objective is to construct a causal mediation framework utilizing a weighting-based model specifically designed for a single zero-inflated microbial, demonstrating that our proposed framework precisely quantifies the mediation effect of specific taxa with minimum bias. Lastly, managing high-dimensional zero-inflated microbiome mediators within a counterfactual framework becomes crucial given that these mediators are correlated and often present with zero inflation. My third objective is to develop a method that incorporates the aforementioned distance metric in Objective One, specifically employed for microbiome data, capable of solidly assessing the frequency of zeros in the dataset, therefore tackling the dimensionality reduction faced by the microbiome data to prevent overfitting during mediation analysis. All approaches are subjected to comprehensive theoretical deduction and simulation evaluation. Concurrently, I demonstrate the model performance through real data applications. A gut microbiome dataset of Parkinson's disease was used for the first objective. The implementation of the second and third objectives utilizes the DIABIMMUNE Study to examine the mediation effect of breastfeeding on allergic reactions of infants through their gut microbiome.
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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 | 0,032 | 0,070 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,003 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,005 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,005 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 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 ».