Machine and deep learning for finding multimodal imaging biomarkers in prodromal AD

机器和深度学习寻找前驱 AD 的多模态成像生物标志物

基本信息

  • 批准号:
    10181265
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 233.16万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Our proposed study focuses on developing deep neural networks and sophisticated multivariate analysis methods for studying episodic memory activations in prodromal AD subjects and age-matched normal controls. We are particularly interested in investigating the effects of spatial and object pattern-separation in subfields of the hippocampus, nearby regions of the medial temporal lobe, and functional whole-brain connections. In order to acquire a fuller understanding of the underlying physiological processes driving AD pathology, activations in hippocampal subfields must be investigated in further depth and with methodologies that exceed the current limitations of fMRI at 3T. Acquiring data that will yield a more accurate view of these hippocampal interactions is far more easily facilitated with 7T technology, although barriers complicate such a study even at 7T. Our proposed study centers on circumventing these barriers, particularly data contamination from excessive system noise, head-motion noise, and physiological noise which is proportional to the field strength, to develop methods that will allow investigators to work within the parameters of 7T at its fullest capacity toward the development of more powerful imaging biomarkers for diagnosing AD. To increase the likelihood of the successful completion of our study, we consider it imperative to develop better task fMRI designs and imaging protocols (Aim 1), automatic segmentation methods (Aim 2), noise-reduction methods (Aim 3), and multivariate analysis methods, such as novel algorithms and software tools based on constrained canonical correlation analysis (constrained CCA), kernel CCA, and deep CCA and relevant group-level analysis using fusion CCA, multiset CCA, and machine learning and deep learning techniques (Aim 4) for studying memory function to obtain novel imaging biomarkers (Aim 5) to identify individuals at risk for AD. This study will enable the creation of clearer and more detailed brain activation maps and thus promote the discovery of currently unknown aspects of brain function in prodromal AD. The successful completion of our objectives could lead to more effective diagnostic tools for AD, including an fMRI-based diagnostic test for memory impairment to characterize abnormal memory function in people at risk for AD. Our advanced methodology, combining 7T high-resolution fMRI, automatic segmentation, data denoising and multivariate analysis, will be essential for detecting subtle functional changes in subfields of the hippocampus and its connections to other cortical regions. Results from this study are expected to broadly impact scientific understanding of brain function beyond only enhancing current understanding of memory function in AD. We anticipate that the methods developed from findings acquired in our proposed study will have a far-reaching influence on improving fMRI data quality, enable more accurate detection of brain activation, open a path toward better automated and instantaneous hippocampal subfield segmentation for many other MRI/fMRI applications of neurodegenerative diseases, and contribute new and vital discoveries to the field of neuroscience in general.
我们提出的研究重点是开发深度神经网络和复杂的多变量分析 研究前驱AD受试者和年龄匹配的正常对照者的情景记忆激活的方法。 我们特别感兴趣的是研究空间和对象模式分离的影响, 海马体、内侧颞叶附近区域以及功能性全脑连接。为了 为了更全面地了解驱动AD病理学的潜在生理过程, 海马亚区必须进行更深入的研究, fMRI在3 T的局限性。获取数据,将产生一个更准确的看法,这些海马体的相互作用是 7 T技术更容易促进,尽管即使在7 T下,障碍也会使这种研究复杂化。我们 拟议的研究集中在规避这些障碍,特别是数据污染,从过度的系统 噪声、头部运动噪声和与场强成比例的生理噪声,以开发方法 这将使研究人员能够在7 T的参数范围内充分发挥其能力, 更强大的成像生物标志物用于诊断AD。为了增加成功完成的可能性 我们的研究,我们认为有必要开发更好的任务功能磁共振成像设计和成像协议(目标1),自动 分割方法(目标2)、降噪方法(目标3)和多变量分析方法,如 基于约束典型相关分析(约束CCA)的新算法和软件工具, 核CCA、深度CCA和相关的组级分析,使用融合CCA、多集CCA和机器 学习和深度学习技术(目标4),用于研究记忆功能,以获得新的成像生物标志物 (Aim 5)识别AD风险个体。这项研究将使创造更清晰,更详细的大脑 激活地图,从而促进发现目前未知的方面的大脑功能的前驱AD。 我们的目标的成功完成可能会导致更有效的AD诊断工具,包括 基于fMRI的记忆障碍诊断测试,以表征风险人群的异常记忆功能 对于AD。我们先进的方法,结合7 T高分辨率fMRI,自动分割,数据去噪 和多变量分析,将是必不可少的检测微妙的功能变化,在子领域的海马 以及它与其他皮层区域的联系这项研究的结果预计将广泛影响科学 这是对大脑功能的理解,而不仅仅是加强目前对AD记忆功能的理解。我们 我预计,从我们拟议的研究中获得的发现中开发的方法将具有深远的意义。 对改善功能磁共振成像数据质量的影响,使大脑激活的更准确的检测,开辟了一条道路, 更好的自动化和瞬时海马子场分割,用于许多其他MRI/fMRI应用 神经退行性疾病的研究,并为神经科学领域做出新的重要发现。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sex Modulates the Pathological Aging Effect on Caudate Functional Connectivity in Mild Cognitive Impairment.
  • DOI:
    10.3389/fpsyt.2022.804168
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Yang, Zhengshi;Caldwell, Jessica Z. K.;Cummings, Jeffrey L.;Ritter, Aaron;Kinney, Jefferson W.;Cordes, Dietmar
  • 通讯作者:
    Cordes, Dietmar
Energy-Period Profiles of Brain Networks in Group fMRI Resting-State Data: A Comparison of Empirical Mode Decomposition With the Short-Time Fourier Transform and the Discrete Wavelet Transform.
  • DOI:
    10.3389/fnins.2021.663403
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Cordes D;Kaleem MF;Yang Z;Zhuang X;Curran T;Sreenivasan KR;Mishra VR;Nandy R;Walsh RR
  • 通讯作者:
    Walsh RR
Brain functional topology differs by sex in cognitively normal older adults.
Brain Entropy During Aging Through a Free Energy Principle Approach.
  • DOI:
    10.3389/fnhum.2021.647513
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Cieri F;Zhuang X;Caldwell JZK;Cordes D
  • 通讯作者:
    Cordes D
Olfaction and Anxiety Are Differently Associated in Men and Women in Cognitive Physiological and Pathological Aging.
  • DOI:
    10.3390/jcm12062338
  • 发表时间:
    2023-03-17
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Cieri, Filippo;Cera, Nicoletta;Ritter, Aaron;Cordes, Dietmar;Caldwell, Jessica Zoe Kirkland
  • 通讯作者:
    Caldwell, Jessica Zoe Kirkland
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

DIETMAR CORDES其他文献

DIETMAR CORDES的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('DIETMAR CORDES', 18)}}的其他基金

CORE D: BIC Core
核心 D:BIC 核心
  • 批准号:
    10482398
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
CORE D: BIC Core
核心 D:BIC 核心
  • 批准号:
    10271796
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
CORE D: BIC Core
核心 D:BIC 核心
  • 批准号:
    10688050
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
Improving the Detection of Activation in High Resolution fMRI using Multivariate
使用多变量改进高分辨率 fMRI 中的激活检测
  • 批准号:
    8841351
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
Improving the Detection of Activation in High Resolution fMRI using Multivariate
使用多变量改进高分辨率 fMRI 中的激活检测
  • 批准号:
    8920855
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
Improving the Detection of Activation in High Resolution fMRI using Multivariate
使用多变量改进高分辨率 fMRI 中的激活检测
  • 批准号:
    8438968
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
Improving the Detection of Activation in High Resolution fMRI using Multivariate
使用多变量改进高分辨率 fMRI 中的激活检测
  • 批准号:
    8656325
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
Functional MRI and Alzheimer's Disease
功能性 MRI 和阿尔茨海默病
  • 批准号:
    7210149
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
Functional MRI and Alzheimer's Disease
功能性 MRI 和阿尔茨海默病
  • 批准号:
    7491130
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:

相似国自然基金

靶向递送一氧化碳调控AGE-RAGE级联反应促进糖尿病创面愈合研究
  • 批准号:
    JCZRQN202500010
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
对香豆酸抑制AGE-RAGE-Ang-1通路改善海马血管生成障碍发挥抗阿尔兹海默病作用
  • 批准号:
    2025JJ70209
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
AGE-RAGE通路调控慢性胰腺炎纤维化进程的作用及分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
甜茶抑制AGE-RAGE通路增强突触可塑性改善小鼠抑郁样行为
  • 批准号:
    2023JJ50274
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
蒙药额尔敦-乌日勒基础方调控AGE-RAGE信号通路改善术后认知功能障碍研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
LncRNA GAS5在2型糖尿病动脉粥样硬化中对AGE-RAGE 信号通路上相关基因的调控作用及机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
围绕GLP1-Arginine-AGE/RAGE轴构建探针组学方法探索大柴胡汤异病同治的效应机制
  • 批准号:
    81973577
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    55.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
AGE/RAGE通路microRNA编码基因多态性与2型糖尿病并发冠心病的关联研究
  • 批准号:
    81602908
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高血糖激活滑膜AGE-RAGE-PKC轴致骨关节炎易感的机制研究
  • 批准号:
    81501928
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Collaborative Research: Resolving the LGM ventilation age conundrum: New radiocarbon records from high sedimentation rate sites in the deep western Pacific
合作研究:解决LGM通风年龄难题:西太平洋深部高沉降率地点的新放射性碳记录
  • 批准号:
    2341426
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Resolving the LGM ventilation age conundrum: New radiocarbon records from high sedimentation rate sites in the deep western Pacific
合作研究:解决LGM通风年龄难题:西太平洋深部高沉降率地点的新放射性碳记录
  • 批准号:
    2341424
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
PROTEMO: Emotional Dynamics Of Protective Policies In An Age Of Insecurity
PROTEMO:不安全时代保护政​​策的情绪动态
  • 批准号:
    10108433
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
    EU-Funded
The role of dietary and blood proteins in the prevention and development of major age-related diseases
膳食和血液蛋白在预防和发展主要与年龄相关的疾病中的作用
  • 批准号:
    MR/X032809/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
    Fellowship
Atomic Anxiety in the New Nuclear Age: How Can Arms Control and Disarmament Reduce the Risk of Nuclear War?
新核时代的原子焦虑:军控与裁军如何降低核战争风险?
  • 批准号:
    MR/X034690/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
    Fellowship
Walkability and health-related quality of life in Age-Friendly Cities (AFCs) across Japan and the Asia-Pacific
日本和亚太地区老年友好城市 (AFC) 的步行适宜性和与健康相关的生活质量
  • 批准号:
    24K13490
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Discovering the (R)Evolution of EurAsian Steppe Metallurgy: Social and environmental impact of the Bronze Age steppes metal-driven economy
发现欧亚草原冶金的(R)演变:青铜时代草原金属驱动型经济的社会和环境影响
  • 批准号:
    EP/Z00022X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
    Research Grant
ICF: Neutrophils and cellular senescence: A vicious circle promoting age-related disease.
ICF:中性粒细胞和细胞衰老:促进与年龄相关疾病的恶性循环。
  • 批准号:
    MR/Y003365/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
    Research Grant
Doctoral Dissertation Research: Effects of age of acquisition in emerging sign languages
博士论文研究:新兴手语习得年龄的影响
  • 批准号:
    2335955
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Shaping Competition in the Digital Age (SCiDA) - Principles, tools and institutions of digital regulation in the UK, Germany and the EU
塑造数字时代的竞争 (SCiDA) - 英国、德国和欧盟的数字监管原则、工具和机构
  • 批准号:
    AH/Y007549/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 233.16万
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了