Современная зарубежная психология
2024. Том 13. № 2. С. 84–91
doi:10.17759/jmfp.2024130208
ISSN: 2304-4977 (online)
Применение машинного обучения к данным нейроанатомии и физиологии в области диагностики СДВГ
Аннотация
Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) — широко распространенное расстройство развития, характеризующееся невнимательностью, импульсивностью и гиперактивностью. В то время как традиционные методы диагностики основаны на клинических интервью, тестах и поведенческих наблюдениях, методы машинного обучения (МО) дают возможность упростить процесс диагностики СДВГ и сделать его более точным. В данном обзоре предпринята попытка изучить опубликованную за последние несколько лет литературу, описывающую результаты применения алгоритмов машинного обучения к физиологическим и нейроанатомическим данным: снимкам и записям магнитно-резонансной томографии (МРТ), функциональной МРТ (фМРТ), инфракрасной спектроскопии (fNIRS), электроэнцефалографии (ЭЭГ), магнитоэнцефалографии (МЭГ), электрокардиограммы (ЭКГ), движений глаз и физической активности, а также параметров зрачков для выявления диагностических биомаркеров СДВГ. Модели глубокого обучения и алгоритм опорных векторов (SVM) демонстрируют наиболее перспективные результаты для выявления СДВГ, как у детей, так и у взрослых. Однако, несмотря на то, что с помощью методов машинного обучения исследователям удается достичь высокого уровня специфичности и чувствительности при решении задачи диагностики СДВГ, их использование в клинической практике требует предварительной работы для проверки результатов на больших выборках.
Общая информация
Ключевые слова: синдром дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ), биомаркеры, машинное обучение, нейрофизиологические данные, магнито-резонанская томография, электрокардиограмма, реакция зрачка, магнитоэнцефалография (МЭГ), электроэнцефалограмма
Рубрика издания: Психология специального и инклюзивного образования
Тип материала: обзорная статья
DOI: https://doi.org/10.17759/jmfp.2024130208
Получена: 03.05.2024
Принята в печать:
Для цитаты: Сологуб П.С. Применение машинного обучения к данным нейроанатомии и физиологии в области диагностики СДВГ [Электронный ресурс] // Современная зарубежная психология. 2024. Том 13. № 2. С. 84–91. DOI: 10.17759/jmfp.2024130208
Подкаст
Полный текст
Введение
Применение машинного обучения в диагностике СДВГ
Физиологические и нейроанатомические предикторы СДВГ, используемые в машинном обучении
Данные нейровизуализации
Пупиллометрия
Сердечная активность
Движения
Возможности применения машинного обучения для диагностики подтипов СДВГ
Краткие выводы
Заключение
Литература
- Храмов А.Е., Короновский А.А. Непрерывный вейвлетный анализ и его приложения. М.: Физико-математическая литература, 2003. 174 c.
- Applicable features of electroencephalogram for ADHD diagnosis / A. Khaleghi, P.M. Birgani, M.F. Fooladi, M.R. Mohammadi // Research on Biomedical Engineering. 2020. Vol. 36. P. 1—11. DOI:10.1007/s42600-019-00036-9
- Ariel R., Castel A.D. Eyes wide open: enhanced pupil dilation when selectively studying important information // Experimental Brain Research. 2014. Vol. 232. P. 337—344. DOI:10.1007/s00221-013-3744-5
- Automatic brain caudate nuclei segmentation and classification in diagnostic of attention-deficit/hyperactivity disorder / L. Igual, J.C. Soliva, S. Escalera, R Gimeno, O. Vilarroya, P. Radeva // Computerized Medical Imaging and Graphics. 2012. Vol. 36. № 8. P. 591—600. DOI:10.1016/j.compmedimag.2012.08.002
- Brainstem abnormalities in attention deficit hyperactivity disorder support high accuracy individual diagnostic classification / B.A. Johnston, B. Mwangi, K. Matthews, D. Coghill, K. Konrad, J.D. Steele // Human Brain Mapping. 2014. Vol. 35. № 10. P. 5179—5189. DOI:10.1002/hbm.22542
- Choi S., Jang Y., Kim H. A Deep Learning Approach to Imputation of Dynamic Pupil Size Data and Prediction of ADHD // International Journal on Artificial Intelligence Tools. 2023. Vol. 32. № 6. Article ID 2350020. DOI:10.1142/S0218213023500203
- Chugh N., Aggarwal S., Balyan A. The Hybrid Deep Learning Model for Identification of Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder Using EEG // Clinical EEG and Neuroscience. 2024. Vol. 55. № 1. P. 22—33. DOI:10.1177/15500594231193511
- Classification of ADHD patients on the basis of independent ERP components using a machine learning system / Mueller A., G. Candrian, J.D. Kropotov, V.A. Ponomarev, G.M. Baschera // Nonlinear Biomedical Physics. 2010. Vol. 4. Suppl 1. Article ID S1. 12 p. DOI:10.1186/1753-4631-4-S1-S1
- Clinical Validation of Eye Vergence as an Objective Marker for Diagnosis of ADHD in Children / P. Varela Casal, F. Lorena Esposito, I. Morata Martínez [et al.] // Journal of attention disorders. 2019. Vol. 23. № 6. P. 599—614. DOI:10.1177/1087054717749931
- Computer aided diagnosis system using deep convolutional neural networks for ADHD subtypes / A. Ahmadi, M. Kashefi, H. Shahrokhi, M.A. Nazari // Biomedical Signal Processing and Control. 2021. Vol. 63. Article ID 102227. DOI:10.1016/j.bspc.2020.102227
- Connectivity Analysis and Feature Classification in Attention Deficit Hyperactivity Disorder Sub-Types: A Task Functional Magnetic Resonance Imaging Study / B.Y. Park, M. Kim, J. Seo, J.M. Lee, H. Park // Brain topography. 2016. Vol. 29. P. 429—439. DOI:10.1007/s10548-015-0463-1
- Das W., Khanna S. A Robust Machine Learning Based Framework for the Automated Detection of ADHD Using Pupillometric Biomarkers and Time Series Analysis // Scientific Reports. 2021. Vol. 11. Article ID 16370. 12 p. DOI:10.1038/s41598-021-95673-5
- Deep neural network technique for automated detection of ADHD and CD using ECG signal / H.W. Loh, C.P. Ooi, S.L. Oh, P.D. Barua, Y.R. Tan, F. Molinari, S. March, U.R. Acharya, D.S.S. Fung // Computer methods and programs in biomedicine. 2023. Vol. 241. Article ID 107775. 8 p. DOI:10.1016/j.cmpb.2023.107775
- Detecting ADHD Based on Brain Functional Connectivity Using Resting-State MEG Signals / N. Hamedi, A. Khadem, M. Delrobaei, A. Babajani-Feremi // Frontiers in Biomedical Technologies. 2022. Vol. 9. № 2. P. 110—118. DOI:10.18502/fbt.v9i2.8850
- Diagnosis of Attention Deficit Hyperactivity Disorder with combined time and frequency features / М. Altınkaynak, N. Dolu, A. Güven, F. Pektaş, S. Özmen, E. Demirci, M. İzzetoğlu // Biocybernetics and Biomedical Engineering. 2020. Vol. 40. № 3. P. 927—937. DOI:10.1016/j.bbe.2020.04.006
- Discriminating between ADHD adults and controls using independent ERP components and a support vector machine: a validation study / A. Mueller, G. Candrian, V. A. Grane, J.D. Kropotov, V.A. Ponomarev, G.M. Baschera // Nonlinear Biomedical Physics. 2011. Vol. 5. Article ID 5. 18 p. DOI:10.1186/1753-4631-5-5
- Disorder-specific predictive classification of adolescents with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) relative to autism using structural magnetic resonance imaging / L. Lim, A. Marquand, A.A. Cubillo, A.B. Smith, K. Chantiluke, A. Simmons, M. Mehta, K. Rubia // PLoS ONE. 2013. Vol. 8. № 5. Article ID e63660. 10 p. DOI:10.1371/journal.pone.0063660
- Efficient Feature Selection and Machine Learning Based ADHD Detection Using EEG Signal / M. Maniruzzaman, J. Shin, M.A.M. Hasan, A. Yasumura // Computers, Materials & Continua. 2022. Vol. 72. № 3. P. 5179—5195. DOI:10.32604/cmc.2022.028339
- Extreme learning machine-based classification of ADHD using brain structural MRI data / X. Peng, P. Lin, T. Zhang, J. Wang // PLoS ONE. 2013. Vol. 8. № 11. Article ID e79476. 12 p. DOI:10.1371/journal.pone.0079476
- Eye movement behavior in a real-world virtual reality task reveals ADHD in children / L. Merzon, K. Pettersson, E.T. Aronen, H. Huhdanpää, E. Seesjärvi, L. Henriksson, W.J. MacInnes, M. Mannerkoski, E. Macaluso, J. Salmi // Scientific reports. 2022. Vol. 12. Article ID 20308. 12 p. DOI:10.1038/s41598-022-24552-4
- Ghasemi E., Ebrahimi M., Ebrahimie E. Machine learning models effectively distinguish attention-deficit/hyperactivity disorder using event-related potentials // Cognitive Neurodynamics. 2022. Vol. 16. 1335—1349. DOI:10.1007/s11571-021-09746-2
- Identification of attention-deficit hyperactivity disorder based on the complexity and symmetricity of pupil diameter / S. Nobukawa, A. Shirama, T. Takahashi, T. Takeda, H. Ohta, M. Kikuchi, A. Iwanami, N. Kato, S. Toda // Scientific reports. 2021. Vol. 11. Article ID 8439. 14 p. DOI:10.1038/s41598-021-88191-x
- Identifying ADHD boys by very-low frequency prefrontal fNIRS fluctuations during a rhythmic mental arithmetic task / S. Ortuño-Miró, S. Molina-Rodríguez, C. Belmonte, J. Ibañez-Ballesteros // Journal of Neural Engineering. 2023. Vol. 20. Article ID 036018. 23 p. DOI:10.1088/1741-2552/acad2b
- Kasim Ö. Identification of attention deficit hyperactivity disorder with deep learning model // Physical and engineering sciences in medicine. 2023. Vol. 46. P. 1081—1090. DOI:10.1007/s13246-023-01275-y
- Kaur A., Kahlon K.S. Accurate Identification of ADHD among Adults Using Real-Time Activity Data // Brain Sciences. 2022. Vol. 12. № 7. Article ID 831. 17 p. DOI:10.3390/brainsci12070831
- Machine Learning Approach for Classification of ADHD adults / A. Tenev, S. Markovska-Simoska, L. Kocarev, J. Pop-Jordanov, A. Müller, G. Candrian // International journal of psychophysiology. 2013. Vol. 93. № 1. P. 162—166. DOI:10.1016/j.ijpsycho.2013.01.008
- Mafi M., Radfar S. High Dimensional Convolutional Neural Network for EEG Connectivity-Based Diagnosis of ADHD // Journal of biomedical physics & engineering. 2022. Vol. 12(6). P. 645—654. DOI:10.31661/jbpe.v0i0.2108-1380
- Moghaddari M., Lighvan M.Z., Danishvar S. Diagnose ADHD disorder in children using convolutional neural network based on continuous mental task EEG // Computer Methods and Programs in Biomedicine. 2020. Vol. 197. Article ID 105738. 11 p. DOI:10.1016/j.cmpb.2020.105738
- Pupil size tracks attentional performance in attention-deficit/hyperactivity disorder / G. Wainstein, D. Rojas-Líbano, N.A. Crossley, X. Carrasco, F. Aboitiz, T. Ossandón // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. Article ID 8228. 9 p. DOI:10.1038/s41598-017-08246-w
- The global prevalence of ADHD in children and adolescents: A systematic review and meta-analysis / N. Salari, H. Ghasemi, N. Abdoli, A. Rahmani, M. Shiri, A. Hashemian, H. Akbari, M. Mohammadi // Rivista italiana di pediatria = The Italian journal of pediatrics. 2023. Vol. 49. Article ID 48, 12 p. DOI:10.1186/s13052-023-01456-1
Информация об авторах
Метрики
Просмотров
Всего: 147
В прошлом месяце: 40
В текущем месяце: 23
Скачиваний
Всего: 24
В прошлом месяце: 5
В текущем месяце: 5