The Application of Unsupervised Clustering Methods to Alzheimer's Disease
- 1. United Arab Emirates University
- 2. Cairo University
- 3. University of Sydney
- 4. Western Sydney University
Description
Clustering is a powerful machine learning tool for detecting structures in datasets. In the medical field, clustering has been proven to be a powerful tool for discovering patterns and structure in labeled and unlabeled datasets. Unlike supervised methods, clustering is an unsupervised method that works on datasets in which there is no outcome (target) variable nor is anything known about the relationship between the observations, that is, unlabeled data. In this paper, we focus on studying and reviewing clustering methods that have been applied to datasets of neurological diseases, especially Alzheimer's disease (AD). The aim is to provide insights into which clustering technique is more suitable for partitioning patients of AD based on their similarity. This is important as clustering algorithms can find patterns across patients that are difficult for medical practitioners to find. We further discuss the implications of the use of clustering algorithms in the treatment of AD. We found that clustering analysis can point to several features that underlie the conversion from early-stage AD to advanced AD. Furthermore, future work can apply semi-clustering algorithms on AD datasets, which will enhance clusters by including additional information.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
التجميع العنقودي هو أداة قوية للتعلم الآلي للكشف عن الهياكل في مجموعات البيانات. في المجال الطبي، ثبت أن التجميع العنقودي أداة قوية لاكتشاف الأنماط والبنية في مجموعات البيانات المصنفة وغير المصنفة. على عكس الأساليب الخاضعة للإشراف، فإن التجميع العنقودي هو طريقة غير خاضعة للإشراف تعمل على مجموعات البيانات التي لا يوجد فيها متغير نتيجة (هدف) ولا يوجد أي شيء معروف عن العلاقة بين الملاحظات، أي البيانات غير المسماة. نركز في هذه الورقة على دراسة ومراجعة طرق التجميع العنقودي التي تم تطبيقها على مجموعات بيانات الأمراض العصبية، وخاصة مرض الزهايمر (AD). الهدف هو تقديم رؤى حول تقنية التجميع الأكثر ملاءمة لتقسيم مرضى الزهايمر بناءً على تشابههم. هذا مهم لأن خوارزميات التجميع يمكن أن تجد أنماطًا عبر المرضى يصعب على الممارسين الطبيين العثور عليها. كما نناقش الآثار المترتبة على استخدام خوارزميات التجميع العنقودي في علاج مرض الزهايمر. وجدنا أن تحليل التجميع العنقودي يمكن أن يشير إلى العديد من الميزات التي تكمن وراء التحويل من مرحلة AD المبكرة إلى AD المتقدمة. علاوة على ذلك، يمكن للعمل المستقبلي تطبيق خوارزميات شبه مجمعة على مجموعات بيانات AD، مما سيعزز المجموعات من خلال تضمين معلومات إضافية.Translated Description (French)
Le clustering est un puissant outil d'apprentissage automatique pour détecter les structures dans les ensembles de données. Dans le domaine médical, le clustering s'est avéré être un outil puissant pour découvrir des modèles et des structures dans des ensembles de données étiquetés et non étiquetés. Contrairement aux méthodes supervisées, le clustering est une méthode non supervisée qui fonctionne sur des ensembles de données dans lesquels il n'y a pas de variable de résultat (cible) ni rien de connu sur la relation entre les observations, c'est-à-dire des données non étiquetées. Dans cet article, nous nous concentrons sur l'étude et l'examen des méthodes de regroupement qui ont été appliquées à des ensembles de données de maladies neurologiques, en particulier la maladie d'Alzheimer (MA). L'objectif est de fournir des informations sur la technique de regroupement qui convient le mieux au partitionnement des patients atteints de DA en fonction de leur similitude. Ceci est important car les algorithmes de regroupement peuvent trouver des modèles parmi les patients qui sont difficiles à trouver pour les médecins. Nous discutons en outre des implications de l'utilisation d'algorithmes de clustering dans le traitement de la MA. Nous avons constaté que l'analyse de clustering peut pointer vers plusieurs caractéristiques qui sous-tendent la conversion de la DA à un stade précoce à la DA avancée. En outre, les travaux futurs pourront appliquer des algorithmes de semi-clustering sur les ensembles de données AD, ce qui améliorera les clusters en incluant des informations supplémentaires.Translated Description (Spanish)
El clúster es una poderosa herramienta de aprendizaje automático para detectar estructuras en conjuntos de datos. En el campo de la medicina, se ha demostrado que la agrupación es una herramienta poderosa para descubrir patrones y estructuras en conjuntos de datos etiquetados y no etiquetados. A diferencia de los métodos supervisados, el agrupamiento es un método no supervisado que funciona en conjuntos de datos en los que no hay una variable de resultado (objetivo) ni se sabe nada sobre la relación entre los datos observados, es decir, los datos no etiquetados. En este artículo, nos centramos en estudiar y revisar los métodos de agrupamiento que se han aplicado a los conjuntos de datos de enfermedades neurológicas, especialmente la enfermedad de Alzheimer (EA). El objetivo es proporcionar información sobre qué técnica de agrupamiento es más adecuada para dividir a los pacientes de EA en función de su similitud. Esto es importante ya que los algoritmos de agrupación pueden encontrar patrones en los pacientes que son difíciles de encontrar para los médicos. Discutimos además las implicaciones del uso de algoritmos de agrupamiento en el tratamiento de la EA. Descubrimos que el análisis de agrupamiento puede apuntar a varias características que subyacen a la conversión de AD en etapa temprana a AD avanzada. Además, el trabajo futuro puede aplicar algoritmos de semi-agrupamiento en conjuntos de datos de AD, lo que mejorará los grupos al incluir información adicional.Files
pdf.pdf
Files
(769.8 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9a9ba332c763cea0fe918ffd56464248
|
769.8 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تطبيق طرق التجميع العنقودي غير الخاضعة للإشراف على مرض الزهايمر
- Translated title (French)
- L'application de méthodes de clustering non supervisées à la maladie d'Alzheimer
- Translated title (Spanish)
- La aplicación de métodos de agrupación no supervisados a la enfermedad de Alzheimer
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2946720770
- DOI
- 10.3389/fncom.2019.00031
References
- https://openalex.org/W1162690280
- https://openalex.org/W1166778170
- https://openalex.org/W1489608363
- https://openalex.org/W1909101797
- https://openalex.org/W1975671809
- https://openalex.org/W1977844107
- https://openalex.org/W1980016575
- https://openalex.org/W1983543056
- https://openalex.org/W1985034264
- https://openalex.org/W1998800144
- https://openalex.org/W2001773046
- https://openalex.org/W2007995029
- https://openalex.org/W2017009791
- https://openalex.org/W2027675577
- https://openalex.org/W2029295760
- https://openalex.org/W2049474487
- https://openalex.org/W2059324676
- https://openalex.org/W2062137484
- https://openalex.org/W2083780116
- https://openalex.org/W2114994122
- https://openalex.org/W2128337567
- https://openalex.org/W2128969673
- https://openalex.org/W2144357933
- https://openalex.org/W2153171432
- https://openalex.org/W2163624293
- https://openalex.org/W2167990265
- https://openalex.org/W2177786262
- https://openalex.org/W2212875100
- https://openalex.org/W2230952873
- https://openalex.org/W2258890187
- https://openalex.org/W2262188337
- https://openalex.org/W2266464013
- https://openalex.org/W2297715268
- https://openalex.org/W2313430655
- https://openalex.org/W2416530053
- https://openalex.org/W2461392366
- https://openalex.org/W2469570354
- https://openalex.org/W2525258806
- https://openalex.org/W2736615279
- https://openalex.org/W2801570955
- https://openalex.org/W4251949893