A integração de múltiplas modalidades de ressonância magnética melhora a previsão de habilidades cognitivas

A integração de múltiplas modalidades de ressonância magnética melhora a previsão de habilidades cognitivas

Prever a capacidade cognitiva a partir de imagens cerebrais tem sido um objetivo central na neurociência cognitiva. Embora o aprendizado de máquina tenha melhorado modestamente as previsões usando dados de ressonância magnética cerebral, a maioria dos estudos depende de uma única modalidade de ressonância magnética. Narun Pat e colegas integraram múltiplas modalidades de ressonância magnética por meio de uma técnica chamada empilhamento.

O método combina ressonância magnética estrutural (por exemplo, espessura cortical), estado de repouso e conectividade funcional baseada em tarefas, bem como contrastes dependentes do nível de oxigênio no sangue evocados por tarefa (BOLD) para criar um marcador neural mais robusto da função cognitiva. Os autores analisaram dados de 2.131 participantes com idades entre 22 e 100 anos de três grandes conjuntos de dados de ressonância magnética nos Estados Unidos e na Nova Zelândia. Nos três conjuntos de dados, o empilhamento melhorou de forma consistente e significativa as previsões das pontuações dos testes cognitivos coletados no scanner. Para avaliar se o empilhamento poderia capturar traços cognitivos estáveis, os autores aplicaram o método ao Estudo Multidisciplinar de Saúde e Desenvolvimento de Dunedin. Usando imagens cerebrais aos 45 anos, o modelo previu pontuações cognitivas na infância (7, 9 e 11 anos) com uma correlação de 0,52, reconhecendo um nível significativo de precisão preditiva. O empilhamento também enfrentou um grande desafio nos modelos baseados em ressonância magnética: a confiabilidade teste-reteste – a estabilidade das classificações individuais ao longo do tempo. A consistência melhorada sugere que o empilhamento permite que os dados de ressonância magnética capturem diferenças individuais mais persistentes na capacidade cognitiva do que modelos de modalidade única de ressonância magnética.

Finalmente, os pesquisadores avaliaram a generalização do empilhamento treinando em um conjunto de dados e testando em um conjunto de dados separado e independente. Devido a diferenças nos protocolos de tarefas, os autores não conseguiram incluir várias modalidades importantes de ressonância magnética. Apesar disso, o modelo alcançou uma correlação de Pearson de 0,25. Embora este tenha sido inferior ao desempenho dentro do conjunto de dados, a correlação ainda demonstrou um grau significativo de aplicabilidade entre amostras. Segundo os autores, o estudo estabelece uma referência valiosa sobre como o empilhamento pode fortalecer o uso da ressonância magnética cerebral como um marcador neural confiável e robusto da função cognitiva.

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