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arXiv 2408.04815cs.LGeess.IVq-bio.NC
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改进阿尔茨海默病干预:结合 MEG 与 MRI 流程进行生物标志物检测的机器学习方法

Towards improving Alzheimer's intervention: a machine learning approach for biomarker detection through combining MEG and MRI pipelines

Universiti Teknologi PETRONAS(马来西亚国油大学);Hospital Universiti Sains Malaysia(马来西亚理科大学医院);Universiti Sains Malaysia(马来西亚理科大学);Ulster University(阿尔斯特大学);University of Calgary(卡尔加里大学);University of Bath(巴斯大学)

Alwani Liyana Ahmad, Jose Sanchez-Bornot, Roberto C. Sotero, Damien Coyle, Zamzuri Idris, Ibrahima Faye

AI总结:

本文基于 324 名 BioFIND 参与者的 MEG 与 MRI 数据,通过交叉验证机器学习分类识别 MCI,发现融合未校正 MEG 与 z-score 校正 MRI 特征效果最佳。

摘要:

MEG 是具有出色时间和空间分辨率的非侵入性神经成像技术,对于研究痴呆和阿尔茨海默病中的脑功能至关重要。它们可识别包括临床前和前驱期在内的不同阿尔茨海默病阶段的脑活动变化。MEG 可能在临床症状出现之前检测到病理变化,从而为干预提供潜在生物标志物。本研究评估了利用 MEG 特征区分 BioFIND 研究中健康对照者与轻度认知障碍参与者的分类技术。我们分别以及联合比较了基于 MEG 的生物标志物与基于 MRI 的解剖学特征。我们使用了来自 324 名 BioFIND 参与者的 3 Tesla MRI 和 MEG 数据;其中 158 名 MCI 和 166 名 HC。分析使用 MATLAB 以及 SPM12 和 OSL 工具箱完成。机器学习分析在传感器空间和源空间上进行,包括 100 次 Monte Carlo 重复的 10 折交叉验证。结合 MRI 与 MEG 特征取得了最佳性能;使用基于 LCMV 源的 MEG 时,GLMNET 的准确率为 0.76,AUC 为 0.82。仅使用 LCMV 和 eLORETA 的 MEG 分析也表现良好,表明将未经校正的 MEG 与经 z-score 校正的 MRI 特征相结合是最优的。

英文摘要:

MEG are non invasive neuroimaging techniques with excellent temporal and spatial resolution, crucial for studying brain function in dementia and Alzheimer Disease. They identify changes in brain activity at various Alzheimer stages, including preclinical and prodromal phases. MEG may detect pathological changes before clinical symptoms, offering potential biomarkers for intervention. This study evaluates classification techniques using MEG features to distinguish between healthy controls and mild cognitive impairment participants from the BioFIND study. We compare MEG based biomarkers with MRI based anatomical features, both independently and combined. We used 3 Tesla MRI and MEG data from 324 BioFIND participants;158 MCI and 166 HC. Analyses were performed using MATLAB with SPM12 and OSL toolboxes. Machine learning analyses, including 100 Monte Carlo replications of 10 fold cross validation, were conducted on sensor and source spaces. Combining MRI with MEG features achieved the best performance; 0.76 accuracy and AUC of 0.82 for GLMNET using LCMV source based MEG. MEG only analyses using LCMV and eLORETA also performed well, suggesting that combining uncorrected MEG with z-score-corrected MRI features is optimal.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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