Published June 19, 2017
| Version v1
Publication
Open
Towards affordable biomarkers of frontotemporal dementia: A classification study via network's information sharing
Creators
- 1. Favaloro University
- 2. Instituto de Neurología Cognitiva
- 3. Centro Científico Tecnológico - San Juan
- 4. Centro de Recursos Educativos Avanzados
- 5. University of Chile
- 6. Center for Climate and Resilience Research
Description
Developing effective and affordable biomarkers for dementias is critical given the difficulty to achieve early diagnosis. In this sense, electroencephalographic (EEG) methods offer promising alternatives due to their low cost, portability, and growing robustness. Here, we relied on EEG signals and a novel information-sharing method to study resting-state connectivity in patients with behavioral variant frontotemporal dementia (bvFTD) and controls. To evaluate the specificity of our results, we also tested Alzheimer's disease (AD) patients. The classification power of the ensuing connectivity patterns was evaluated through a supervised classification algorithm (support vector machine). In addition, we compared the classification power yielded by (i) functional connectivity, (ii) relevant neuropsychological tests, and (iii) a combination of both. BvFTD patients exhibited a specific pattern of hypoconnectivity in mid-range frontotemporal links, which showed no alterations in AD patients. These functional connectivity alterations in bvFTD were replicated with a low-density EEG setting (20 electrodes). Moreover, while neuropsychological tests yielded acceptable discrimination between bvFTD and controls, the addition of connectivity results improved classification power. Finally, classification between bvFTD and AD patients was better when based on connectivity than on neuropsychological measures. Taken together, such findings underscore the relevance of EEG measures as potential biomarker signatures for clinical settings.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد تطوير مؤشرات حيوية فعالة وبأسعار معقولة للخرف أمرًا بالغ الأهمية نظرًا لصعوبة تحقيق التشخيص المبكر. وبهذا المعنى، تقدم طرق تخطيط كهربية الدماغ (EEG) بدائل واعدة بسبب انخفاض تكلفتها وقابليتها للنقل وقوتها المتزايدة. هنا، اعتمدنا على إشارات تخطيط كهربية الدماغ وطريقة جديدة لمشاركة المعلومات لدراسة اتصال حالة الراحة في المرضى الذين يعانون من الخرف الجبهي الصدغي المتغير السلوكي (bvFTD) والضوابط. لتقييم خصوصية نتائجنا، اختبرنا أيضًا مرضى الزهايمر (AD). تم تقييم قوة تصنيف أنماط الاتصال اللاحقة من خلال خوارزمية تصنيف خاضعة للإشراف (آلة دعم متجهية). بالإضافة إلى ذلك، قارنا قوة التصنيف الناتجة عن (1) الاتصال الوظيفي، (2) الاختبارات النفسية العصبية ذات الصلة، و (3) مزيج من الاثنين معاً. أظهر مرضى BvFTD نمطًا محددًا من نقص الاتصال في الروابط الجبهية الصدغية متوسطة المدى، والتي لم تظهر أي تغييرات في مرضى الزهايمر. تم تكرار تغييرات الاتصال الوظيفية هذه في bvFTD مع إعداد تخطيط كهربية الدماغ منخفض الكثافة (20 قطبًا كهربائيًا). علاوة على ذلك، في حين أسفرت الاختبارات النفسية العصبية عن تمييز مقبول بين bvFTD والضوابط، أدت إضافة نتائج الاتصال إلى تحسين قوة التصنيف. أخيرًا، كان التصنيف بين bvFTD ومرضى الزهايمر أفضل عندما يعتمد على الاتصال من المقاييس النفسية العصبية. تؤكد هذه النتائج مجتمعة على أهمية مقاييس تخطيط كهربية الدماغ كعلامات بيولوجية محتملة للإعدادات السريرية.Translated Description (French)
Le développement de biomarqueurs efficaces et abordables pour les démences est essentiel compte tenu de la difficulté à obtenir un diagnostic précoce. En ce sens, les méthodes électroencéphalographiques (EEG) offrent des alternatives prometteuses en raison de leur faible coût, de leur portabilité et de leur robustesse croissante. Ici, nous nous sommes appuyés sur les signaux EEG et sur une nouvelle méthode de partage d'informations pour étudier la connectivité à l'état de repos chez les patients atteints de démence frontotemporale comportementale (bvFTD) et les témoins. Pour évaluer la spécificité de nos résultats, nous avons également testé des patients atteints de la maladie d'Alzheimer (MA). La puissance de classification des modèles de connectivité suivants a été évaluée à l'aide d'un algorithme de classification supervisé (machine à vecteurs de support). De plus, nous avons comparé la puissance de classification produite par (i) la connectivité fonctionnelle, (ii) les tests neuropsychologiques pertinents et (iii) une combinaison des deux. Les patients atteints de BvFTD présentaient un modèle spécifique d'hypoconnectivité dans les liens frontotemporaux de milieu de gamme, qui ne présentaient aucune altération chez les patients atteints de MA. Ces altérations de la connectivité fonctionnelle dans la DFT bv ont été reproduites avec un réglage EEG de faible densité (20 électrodes). De plus, alors que les tests neuropsychologiques ont donné une discrimination acceptable entre la bvFTD et les témoins, l'ajout de résultats de connectivité a amélioré la puissance de classification. Enfin, la classification entre les patients atteints de bvFTD et de MA était meilleure lorsqu'elle était basée sur la connectivité que sur des mesures neuropsychologiques. Pris ensemble, ces résultats soulignent la pertinence des mesures EEG en tant que signatures potentielles de biomarqueurs pour les milieux cliniques.Translated Description (Spanish)
El desarrollo de biomarcadores eficaces y asequibles para las demencias es fundamental dada la dificultad para lograr un diagnóstico precoz. En este sentido, los métodos electroencefalográficos (EEG) ofrecen alternativas prometedoras debido a su bajo coste, portabilidad y robustez creciente. Aquí, nos basamos en señales de EEG y un nuevo método de intercambio de información para estudiar la conectividad en estado de reposo en pacientes con demencia frontotemporal variante conductual (bvFTD) y controles. Para evaluar la especificidad de nuestros resultados, también probamos pacientes con enfermedad de Alzheimer (EA). La potencia de clasificación de los patrones de conectividad resultantes se evaluó a través de un algoritmo de clasificación supervisado (máquina de vectores de soporte). Además, comparamos el poder de clasificación producido por (i) conectividad funcional, (ii) pruebas neuropsicológicas relevantes y (iii) una combinación de ambos. Los pacientes con BvFTD mostraron un patrón específico de hipoconectividad en los enlaces frontotemporales de rango medio, que no mostró alteraciones en los pacientes con EA. Estas alteraciones de conectividad funcional en bvFTD se replicaron con un ajuste de EEG de baja densidad (20 electrodos). Además, si bien las pruebas neuropsicológicas produjeron una discriminación aceptable entre bvFTD y los controles, la adición de resultados de conectividad mejoró el poder de clasificación. Finalmente, la clasificación entre pacientes con bvFTD y EA fue mejor cuando se basó en la conectividad que en las medidas neuropsicológicas. En conjunto, estos hallazgos subrayan la relevancia de las medidas de EEG como posibles firmas de biomarcadores para entornos clínicos.Files
s41598-017-04204-8.pdf.pdf
Files
(3.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:936fc3e1b21424550709077fb3a83825
|
3.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نحو مؤشرات حيوية ميسورة التكلفة للخرف الجبهي الصدغي: دراسة تصنيفية عبر مشاركة معلومات الشبكة
- Translated title (French)
- Vers des biomarqueurs abordables de la démence frontotemporale : une étude de classification via le partage d'informations du réseau
- Translated title (Spanish)
- Hacia biomarcadores asequibles de la demencia frontotemporal: un estudio de clasificación a través del intercambio de información de la red
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2625824293
- DOI
- 10.1038/s41598-017-04204-8
References
- https://openalex.org/W1136007506
- https://openalex.org/W1483115913
- https://openalex.org/W1509434847
- https://openalex.org/W1510942165
- https://openalex.org/W1851119068
- https://openalex.org/W1914540552
- https://openalex.org/W1965775572
- https://openalex.org/W1966039739
- https://openalex.org/W1967617743
- https://openalex.org/W1972125991
- https://openalex.org/W1972724226
- https://openalex.org/W1972872348
- https://openalex.org/W1980773005
- https://openalex.org/W1983299337
- https://openalex.org/W1985158307
- https://openalex.org/W1987274400
- https://openalex.org/W1987894658
- https://openalex.org/W1992661874
- https://openalex.org/W1993809400
- https://openalex.org/W1994487817
- https://openalex.org/W2008039465
- https://openalex.org/W2026273357
- https://openalex.org/W2027749018
- https://openalex.org/W2032252040
- https://openalex.org/W2032950633
- https://openalex.org/W2041950021
- https://openalex.org/W2043242347
- https://openalex.org/W2059962061
- https://openalex.org/W2061879616
- https://openalex.org/W2072776778
- https://openalex.org/W2086309111
- https://openalex.org/W2094843559
- https://openalex.org/W2099880194
- https://openalex.org/W2101334128
- https://openalex.org/W2101579650
- https://openalex.org/W2103717170
- https://openalex.org/W2109286470
- https://openalex.org/W2109862162
- https://openalex.org/W2117995966
- https://openalex.org/W2120500699
- https://openalex.org/W2127853827
- https://openalex.org/W2138790588
- https://openalex.org/W2138962340
- https://openalex.org/W2143984365
- https://openalex.org/W2151627270
- https://openalex.org/W2164417323
- https://openalex.org/W2165754388
- https://openalex.org/W2168036349
- https://openalex.org/W2173480561
- https://openalex.org/W2178839883
- https://openalex.org/W2249255337
- https://openalex.org/W2274605736
- https://openalex.org/W2308307880
- https://openalex.org/W2512530201
- https://openalex.org/W2519187199
- https://openalex.org/W2521980567
- https://openalex.org/W2527596806
- https://openalex.org/W2530194423
- https://openalex.org/W2611552922