Dynamic imaging-genomic models for characterizing and predicting psychosis and mood disorders
用于表征和预测精神病和情绪障碍的动态成像基因组模型
基本信息
- 批准号:10359205
- 负责人:
- 金额:$ 70.53万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-05-25 至 2024-01-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAddressAlgorithmsBehaviorBehavioralBenchmarkingBiologicalBiological MarkersBipolar DisorderBrainBrain imagingBrain regionCategoriesClinicalCommunitiesComplexConsensusDataData SetDependenceDiagnosisDiagnosticDiagnostic and Statistical Manual of Mental DisordersDimensionsDiseaseEnvironmental Risk FactorEvaluationExhibitsFunctional Magnetic Resonance ImagingFutureGenesGeneticGenetic RiskGenomicsGoalsGroupingImageIndividualJointsLeadLinkMajor Depressive DisorderMapsMental disordersMethodsModelingMood DisordersMoodsNoisePathway interactionsPatientsPatternPlayPropertyPsychosesResearch PersonnelRoleSamplingSchizoaffective DisordersSchizophreniaSignal TransductionSingle Nucleotide PolymorphismSourceStructureSubgroupSupervisionSymptomsSyndromeTimeUnipolar DepressionWorkbasebipolar patientsblindconnectomedata anonymizationdata fusiondata repositorydeep learningdiagnostic strategydisease classificationflexibilitygenomic datagenomic locusindependent component analysismultidimensional datamultimodal datamultimodalityneurobehavioralnovelprofiles in patientspsychiatric genomicspsychotic symptomsstatisticstooluser friendly software
项目摘要
Project Summary/Abstract
Disorders of mood and psychosis such as schizophrenia, bipolar disorder, and unipolar depression are
incredibly complex, influenced by both genetic and environmental factors, and the clinical characterizations are
primarily based on symptoms rather than biological information. Current diagnostic approaches are based on
symptoms, which overlap extensively in some cases, and there is growing consensus that we should approach
mental illness as a continuum, rather than as a categorical entity. Since both genetic and environmental factors
play a large role in mental illness, the combination of brain imaging and genomic data are poised to play an
important role is clarifying our understanding of mental illness. However, both imaging and genomic data are
high dimensional and include complex relationships that are poorly understood. To characterize the available
information, we are in need of approaches that can deal with high-dimensional data exhibiting interactions at
multiple levels (i.e., data fusion), while providing interpretable solutions (i.e., a focus on brain and genomic
networks). An additional challenge exists because the available data has mixed temporal dimensionality, e.g., single
nucleotide polymorphisms (SNPs) do not change over time, brain structure changes slowly over time, while fMRI
changes rapidly over time. To address these challenges, we introduce a new unified framework called flexible
subspace analysis (FSA) that can automatically identify subspaces (groupings of unimodal or multimodal
components) in joint multimodal data. Our approach leverages the interpretability of source separation approaches
and can include additional flexibility by allowing for a combination of shallow and ‘deep’ subspaces, thus
leveraging the power of deep learning. We will apply the developed models to a large (N>60,000) dataset of
individuals along the mood and psychosis spectrum to evaluate the important question of disease categorization. We
will compute fully cross-validated genomic-neuro-behavioral profiles of individuals including a comparison of the
predictive accuracy of 1) standard categories from the diagnostic and statistical manual of mental disorders
(DSM), 2) data-driven subgroups, and 3) dimensional relationships. We will also evaluate the single subject
predictive power of these profiles in independent data to maximize generalization. All methods and results will
be shared with the community. The combination of advanced algorithmic approach plus the large N data
promises to advance our understanding of the nosology of mood and psychosis disorders in addition to providing new
tools that can be widely applied to other studies of complex disease.
项目概要/摘要
情绪障碍和精神病,如精神分裂症、双相情感障碍和单相抑郁症
极其复杂,受到遗传和环境因素的影响,临床特征是
目前的诊断方法主要基于症状而不是生物学信息。
症状,在某些情况下主要是重叠的,并且越来越多的人认为我们应该解决
由于遗传和环境因素,精神疾病被视为一个连续体,而不是一个分类实体。
在精神疾病中发挥着重要作用,脑成像和基因组数据的结合有望发挥作用
重要的作用是澄清我们对精神疾病的理解然而,影像和基因组数据都是如此。
高维度并包括人们知之甚少的复杂关系。
信息,我们需要能够处理显示交互的高维数据的方法
多个层次(即数据融合),同时提供可解释的解决方案(即关注大脑和基因组)
网络)存在额外的挑战,因为可用数据具有混合时间维度,例如单一数据。
核苷酸多态性 (SNP) 不会随时间变化,大脑结构随时间缓慢变化,而功能磁共振成像 (fMRI)
为了应对这些挑战,我们引入了一个称为“灵活”的新统一框架。
子空间分析 (FSA),可以自动识别子空间(单峰或多峰分组)
我们的方法利用了源分离方法的可解释性。
并且可以通过允许浅层和“深层”子空间的组合来包含额外的灵活性,因此
我们将利用深度学习的力量将开发的模型应用于大型(N>60,000)数据集。
我们对情绪和精神病谱系中的个体进行评估,以评估疾病分类的重要问题。
将计算完全交叉验证的个体基因组神经行为特征,包括比较
1) 《精神障碍诊断和统计手册》中标准类别的预测准确性
(DSM),2)数据驱动的子组,以及3)维度关系我们还将评估单个主题。
这些概况在独立数据中的预测能力将最大化所有方法和结果。
与社区共享先进的算法方法和大N数据的结合。
除了提供新的知识之外,有望增进我们对情绪和精神病疾病的疾病分类学的理解
可广泛应用于其他复杂疾病研究的工具。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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