Η ενσωμάτωση πολλαπλών τρόπων μαγνητικής τομογραφίας βελτιώνει την πρόβλεψη των γνωστικών ικανοτήτων

Η ενσωμάτωση πολλαπλών τρόπων μαγνητικής τομογραφίας βελτιώνει την πρόβλεψη των γνωστικών ικανοτήτων

Η πρόβλεψη της γνωστικής ικανότητας από την απεικόνιση του εγκεφάλου είναι από καιρό κεντρικός στόχος στη γνωστική νευροεπιστήμη. Ενώ η μηχανική μάθηση βελτίωσε μέτρια τις προβλέψεις χρησιμοποιώντας δεδομένα μαγνητικής τομογραφίας εγκεφάλου, οι περισσότερες μελέτες βασίζονται σε μία μόνο μέθοδο μαγνητικής τομογραφίας. Ο Narun Pat και οι συνεργάτες του έχουν ενσωματώσει πολλαπλές μεθόδους μαγνητικής τομογραφίας μέσω μιας τεχνικής που ονομάζεται στοίβαξη.

Η μέθοδος συνδυάζει δομική μαγνητική τομογραφία (π.χ. πάχος φλοιού), κατάσταση ηρεμίας και λειτουργική συνδεσιμότητα βάσει εργασιών, καθώς και αντιθέσεις που εξαρτώνται από το επίπεδο οξυγόνου στο αίμα (BOLD) για να δημιουργήσει έναν πιο ισχυρό νευρικό δείκτη της γνωστικής λειτουργίας. Οι συγγραφείς ανέλυσαν δεδομένα από 2.131 συμμετέχοντες ηλικίας 22 έως 100 ετών από τρία μεγάλα σύνολα δεδομένων MRI στις Ηνωμένες Πολιτείες και τη Νέα Ζηλανδία. Στα τρία σύνολα δεδομένων, η στοίβαξη με συνέπεια και σημαντικά βελτίωσε τις προβλέψεις των βαθμολογιών των γνωστικών τεστ που συλλέγονται από τον σαρωτή. Για να αξιολογήσουν εάν η στοίβαξη θα μπορούσε να συλλάβει σταθερά γνωστικά χαρακτηριστικά, οι συγγραφείς εφάρμοσαν τη μέθοδο στη Πολυεπιστημονική Μελέτη Υγείας και Ανάπτυξης του Dunedin. Χρησιμοποιώντας απεικόνιση εγκεφάλου στην ηλικία των 45 ετών, το μοντέλο προέβλεψε γνωστικές βαθμολογίες στην παιδική ηλικία (ηλικίες 7, 9 και 11 ετών) με συσχέτιση 0,52, αναγνωρίζοντας ένα σημαντικό επίπεδο προγνωστικής ακρίβειας. Η στοίβαξη αντιμετώπισε επίσης μια σημαντική πρόκληση στα μοντέλα που βασίζονται σε μαγνητική τομογραφία: αξιοπιστία δοκιμής-επανεξέτασης—τη σταθερότητα των μεμονωμένων ταξινομήσεων με την πάροδο του χρόνου. Η βελτιωμένη συνέπεια υποδηλώνει ότι η στοίβαξη επιτρέπει στα δεδομένα μαγνητικής τομογραφίας να καταγράφουν πιο επίμονες ατομικές διαφορές στη γνωστική ικανότητα από τα μοντέλα μεμονωμένης μεθόδου MRI.

Τέλος, οι ερευνητές αξιολόγησαν τη γενίκευση της στοίβαξης με εκπαίδευση σε ένα σύνολο δεδομένων και δοκιμές σε ένα ξεχωριστό, ανεξάρτητο σύνολο δεδομένων. Λόγω διαφορών στα πρωτόκολλα εργασιών, οι συγγραφείς δεν μπόρεσαν να συμπεριλάβουν αρκετές σημαντικές μεθόδους μαγνητικής τομογραφίας. Ωστόσο, το μοντέλο πέτυχε συσχέτιση Pearson 0,25. Αν και αυτή ήταν χαμηλότερη από την απόδοση εντός του συνόλου δεδομένων, η συσχέτιση εξακολουθούσε να έδειξε σημαντικό βαθμό δυνατότητας διασταυρούμενης δειγματοληψίας. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, η μελέτη θέτει ένα πολύτιμο σημείο αναφοράς για το πώς η στοίβαξη μπορεί να ενισχύσει τη χρήση της μαγνητικής τομογραφίας εγκεφάλου ως αξιόπιστου και ισχυρού νευρικού δείκτη της γνωστικής λειτουργίας.

Πηγές: