使用特征选择评估痴呆及其前驱疾病进展中的认知特征Cognitive feature evaluation for disease progression in ...

环球医讯 / 认知障碍来源:link.springer.com美国 - 英语2025-08-11 17:36:21 - 阅读时长3分钟 - 1472字
本研究通过特征选择方法评估阿尔茨海默病临床评估量表-认知13项(ADAS-Cog13)中的认知特征,发现延迟词语回忆是早期认知衰退的关键指标,而定向能力则反映疾病后期的执行功能下降。研究利用ADNI数据库纵向数据分析了从认知正常到轻度认知障碍(MCI)及MCI向阿尔茨海默病转化的两个队列,通过特征-特征相关性分析与排列特征重要性(PFI)方法,揭示了不同阶段的认知标记物变化规律,证实了数据驱动方法在痴呆进展监测中的应用价值。
痴呆阿尔茨海默病认知特征早期筛查疾病进展ADAS-Cog13词语回忆延迟回忆定向能力机器学习
使用特征选择评估痴呆及其前驱疾病进展中的认知特征

摘要

研究目的

痴呆表现为记忆减退、认知障碍及语言问题等症状。阿尔茨海默病(AD)等早期筛查对干预至关重要。当前神经心理学评估耗时且资源密集,病理评估则具侵入性且成本高昂。本研究采用成本效益高的数据驱动方法,探索不同痴呆亚组在疾病进展中的关键认知特征。

研究方法

基于阿尔茨海默病神经影像倡议(ADNI)数据库的ADAS-Cog13评估数据,采用特征-特征相关性分析、排列特征重要性(PFI)及机器学习算法,分析从基线诊断到36个月期间认知正常-轻度认知障碍(CN-MCI)及MCI-AD两个群体的认知特征。

研究结果

特征-特征分析显示:词语回忆、延迟回忆与识别任务在CN-MCI和MCI-AD组间呈强相关性,而命名、指令理解和意象性失用症任务相关性低,提示其反映不同的DSM-5认知领域,适合作为早期筛查指标。PFI分析表明,延迟词语回忆是早期进展的核心认知标记,而定向能力在后期凸显,反映执行功能和注意力衰退的转变。

研究结论

本研究揭示了ADAS-Cog13认知特征间的动态关系,展示了数据驱动机器学习方法在识别痴呆进展标记物中的应用价值。

引言

痴呆表现为记忆障碍、语言紊乱、心理改变及日常活动受损。全球患病率持续上升,英国预计到2040年将达到160万人。研究重点转向数据驱动技术改善痴呆诊断,特别是通过人工智能和机器学习方法开发经济可靠的筛查工具。

主要早期评估指标包括记忆、思维等认知能力。认知能力下降可提示AD等早期状况。DSM-5诊断标准包含六个认知领域中的显著衰退及日常功能受损两大要素。虽然已有研究探索认知特征与痴呆诊断的关系,但通过机器学习识别疾病进展特征的研究仍较少。特征选择技术可降低数据维度,定位临床相关认知项。区分不同痴呆亚组的认知特征尤其重要,因MCI等前驱状态的评估更具挑战性。

研究方法

采用ADNI数据库的ADAS-Cog13数据,包含词语回忆、命名等13项认知任务。评分范围0-85,高分表示功能受损。通过特征-特征相关性分析(排除目标类别)和PFI方法,分析两个纵向队列:

  1. CN-MCI组:141名参与者(744次观察)
  2. MCI-AD组:385名参与者(1,765次观察)

数据预处理采用SMOTE技术平衡类别分布,CN-MCI组重采样后含3,198条数据(49.3%进展案例),MCI-AD组含5,982条数据(48.7%进展案例)。

分析结果

相关性分析

  • CN-MCI组:词语回忆与延迟回忆相关性(r=0.69)显著,与识别任务呈中度相关
  • MCI-AD组:记忆与理解任务相关性增强
  • 差异特征:命令理解、命名及意象性失用症呈现弱相关性,映射至DSM-5的语言、感知运动等不同认知领域

排列特征重要性(PFI)

  • CN-MCI组:延迟词语回忆(决策树模型)、词语识别重要性排名前3
  • MCI-AD组:定向能力(时间/空间认知)重要性上升,数字划销(注意力)和物体命名持续出现

互信息分析

  • CN-MCI组:记忆相关任务占主导(词语回忆、延迟回忆)
  • MCI-AD组:命令理解与语言任务预测价值提升

结论

本研究系统识别了ADAS-Cog13中的认知进展标记物:

  1. 早期阶段:词语识别保持高预测价值
  2. 中期转化:延迟回忆重要性下降,定向能力作用增强
  3. 整体规律:认知衰退从特定记忆损伤向多领域衰退演变

研究局限性包括:

  1. 仅采用ADAS-Cog13认知数据
  2. 数据样本代表性受限
  3. 未建模时间动态变化

未来需整合神经影像、生物标志物等多源数据,并引入时序建模技术提升临床决策水平。

【全文结束】

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