알츠하이머병 (Alzheimer's Disease) 내 멀티모달 바이오마커 (Multimodal Biomarkers)의 정량적 분석

질병 특성화를 강화하기 위해 분자적, 구조적, 임상적 및 유전적 바이오마커 (biomarkers)를 통합하는 것을 목표로 하는 알츠하이머병 (Alzheimer's Disease, AD) 연구에서 멀티모달 (multimodal) 접근 방식의 채택이 증가하고 있음에도 불구하고, 이러한 양상 (modalities) 간의 관계는 여전히 제대로 이해되지 않고 있습니다. 질병 모델링을 개선하고, 중복된 평가를 식별하며, 환자의 부담과 획득 비용을 줄이기 위해서는 이들의 역동적인 상호작용에 대한 체계적인 분석이 필수적입니다. 본 논문에서는 ADNI 데이터셋에서 추출한 789명의 피험자로부터 얻은 tau-PET, 구조적 MRI (structural MRI), 인지 점수 (MMSE 및 CDR), 그리고 APOE4 데이터를 통합하여 멀티모달 AD 바이오마커에 대한 정량적 분석을 제시합니다. 우리의 분석에서 우리는 (A) 중복성과 예측 의존성을 평가하기 위해 교차 양상 상호 정보량 (cross-modal mutual information) 및 설명된 분산 (explained variance)을 정량화하고; (B) 정보가 풍부한 관심 영역 (ROIs)을 선택하기 위해 뇌 영역 전반에 걸친 tau 위상 (tau topologies)과 구조적 위축 (structural atrophy) 사이의 연관성을 조사하며; (C) tau-인지 연관성을 위축 관련 성분 (atrophy-related components)과 위축 독립적 성분 (atrophy-independent components)으로 통계적 분해를 수행하고; (D) 인지 저하와 일치하는 지배적인 신경 퇴행 궤적 (neurodegenerative trajectory)을 식별합니다. 본 연구는 교차 양상 관계에 대한 체계적인 특성화를 제공하여, AD에서 바이오마커의 해석 가능성과 선택을 개선합니다. 코드는 다음에서 공개적으로 사용할 수 있습니다: https://github.com/antonioscardace/Multimodal-AD.