Provable concept learning for interpretable predictions using variational inference

In safety critical applications, practitioners are reluctant to trust neural networks when no interpretable explanations are available. Many attempts to provide such explanations revolve around pixel level attributions or use previously known concepts. In this paper we aim to provide explanations by provably identifying \emph{high-level, previously unknown concepts}. To this end, we propose a probabilistic modeling framework to derive (C)oncept (L)earning and (P)rediction (CLAP) -- a VAE-based classifier that uses visually interpretable concepts as linear predictors. Assuming that the data generating mechanism involves predictive concepts, we prove that our method is able to identify them while attaining optimal classification accuracy. We use synthetic experiments for validation, and also show that on real-world (PlantVillage and ChestXRay) datasets, CLAP effectively discovers interpretable factors for classifying diseases

Observing Change Over Time in Strength-Based Parenting and Subjective Wellbeing for Pre-teens and Teens

The focus of this study was on adolescent mental health. More specifically, the relationship between strength-based parenting (SBP) and subjective wellbeing (SWB) during adolescence was examined at three time points over 14 months (N = 202, Mage = 12.97, SDage = 0.91, 48% female). SBP was positively related to life satisfaction and positive affect at each of the three time points, and was negatively related to negative affect. SBP and SWB both declined significantly over time. When examining the causal relationships between SBP and SWB, two different statistical models were applied: latent growth-curve models (LGM) and random-intercept cross-lagged panel models (RI-CLPM). The LGM revealed a strong positive relationship between changes in SBP and SWB. Specifically, this model showed that SBP at one time point predicted adolescent SWB at future time points. However, when the more stringent statistical test was completed through RI-CLPMs, no cross-lagged paths reached significance. Thus, while parenting is a significant predictor of wellbeing for pre-teens and teens in real time, it is not predictive of wellbeing at future time points. Parents, thus, cannot assume that their current levels of SBP are ‘banked’ by their children to support future wellbeing. Instead, SBP needs to be an ongoing, contemporary parenting practice. Furthermore, the fact that perceptions of SBP decline in this age bracket suggest that SBP interventions may be helpful in supporting adolescent mental health

Metabolic and genetic determinants in women with polycystic ovary syndrome

Das Syndrom der polyzystischen Ovarien ist eine sehr komplexe endokrinologi-sche Erkrankung multifaktorieller Genese. Neben dem Vorhandensein patholo-gischer Ovarien, persistierender Oligo-/Amenorrhoen, sowie Diskrepanzen des Androgenstoffwechsels rücken zunehmend metabolische Störungen in den Fokus der Wissenschaft. Sowohl die Pathogenese des PCO-Syndroms, als auch des Typ 2 Diabetes mellitus ist mit der Insulinresistenz und der mit ihr einher-gehenden hormonellen und metabolischen Störungen assoziiert. Beim Typ 2 Diabetes scheinen mehrere Polymorphismen in verschiedenen Kandidatenge-nen in der Pathogenese beteiligt zu sein. Über diese Polymorphismen gibt es nur wenige Informationen bezüglich einer Assoziation mit dem PCO-Syndrom. Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der phäno- und genotypischen Charakte-risierung von Frauen mit PCO-Syndrom und der Interaktion des gefundenen Genotyps mit metabolischen Parametern. 57 nicht-diabetische Frauen mit PCO-Syndrom und eine Kontrollgruppe bestehend aus 567 gesunden nicht-diabetischen Frauen ohne PCO-Syndrom unterzogen sich einem oralen Glukosetoleranztest (oGTT). Weitere Laborentnahmen gaben Aufschluss über Routineparameter (Blutbild, Fettwerte etc.), sowie die Adiponektin- und Testosteronserumspiegel. Zusätzlich wurden beide Grup-pen hinsichtlich der Polymorphismen Gly972Arg im IRS-1 Gen, Gly1057Asp im IRS-2 Gen, SNP 43, 44 und 45 im CAPN10 Gen, Pro12Ala im PPAR&#61543;2 Gen, C-512T im FOXC2 Gen und T45G im Adiponektingen genotypisiert. Eine deutliche metabolische Störung der PCOS-Probandinnen ließ sich nach-weisen. Die PCOS-Frauen waren adipöser als Frauen ihrer Kontrollgruppe (BMI: 29.1±0.9 vs 26.1±0.03, p<0.01). Die PCO-Gruppe hatte im Gegensatz zur Kontrollgruppe höhere 2 h Blutglukosespiegel (6.5±0.2 vs 6.0±0.06 mmol/l, p=0.03), höhere Nüchterninsulinspiegel (79±7 vs 53±2 pmol/l, p=0.02) und eine niedrigere Insulinsensitivität (12.4±1.1 vs 19.1±0.5 U, p=0.0001, errechnet aus dem oGTT. Während bei Frauen mit PCO-Syndrom die Testosteronwerte erhöht waren, zeigten sie im Vergleich zur Kontrollgruppe keine veränderten Adi-ponektinwerte. Unter den Frauen der PCO-Gruppe fanden sich im Vergleich zur Kontrollgruppe mehr homozygote Trägerinnen des G-Allels für den T45G Polymorphismus des Adiponektingens (13.2% vs. 2.6%, p=0.008). Die Trägerinnen des G-Allel der PCO-Frauen hatten jedoch einen niedrigeren Nüchterninsulinspiegel als homo-zygote Trägerinnen des T-Allels (61±9 vs 88±10, p=0.02) verglichen zur Kon-trollgruppe (p=0.03 für Interaktion Genotyp ´ PCOS). Alle übrigen getesteten Polymorphismen zeigten keine signifikanten Unterschiede in beiden Gruppen (alle p>0.5). Wir konnten bestätigen, dass Frauen mit PCO-Syndrom höhere postprandiale Blutzuckerwerte zeigen und insulinresistenter sind als gesunde Frauen. Sie ha-ben somit möglicherweise ein höheres Risiko, im Laufe ihres Lebens einen Typ 2 Diabetes zu entwickeln. Wir fanden ein erhöhtes Vorkommen des T45G Po-lymorphismus des Adiponektingenes bei Frauen mit PCO-Syndrom im Vergleich zu den Frauen in der Kontrollgruppe. Dieser war jedoch nicht mit einem insulinresistenteren Phänotyp assoziiert. Andere in Beziehung zur Insulinresistenz und dem Typ 2 Diabetes stehende häufige Polymorphismen zeigten keine Assoziation zum PCO-Syndrom.INTRODUCTION: Insulin resistance is associated with both type 2 diabetes (T2 D) and polycystic ovary syndrome (PCOS). There is an association of T2 D with several polymorphisms in candidate genes related to insulin resistance. However, there is limited information about the association of these polymorphisms with PCOS. METHODS: 57 non-diabetic women with PCOS and a control group of 567 healthy non-diabetic women underwent an oral glucose tolerance test (OGTT). They were genotyped for the polymorphisms Gly972Arg in IRS-1, Gly1057Asp in IRS-2, SNP 43, 44, and 45 in CAPN10, Pro12Ala in PPAR(gamma)2, C-512 T in FOXC2, and T45 G in adiponectin. RESULTS: Women with PCOS had higher 2-h blood glucose levels (6.5 +/- 0.2 vs. 6.0 +/- 0.06 mmol/l, p = 0.03) compared to control women, higher fasting insulin (79 +/- 7 vs. 53 +/- 2 pmol/l, p = 0.02), and a lower insulin sensitivity estimated from the OGTT (12.4 +/- 1.1 vs. 19.1 +/- 0.5 U, p = 0.0001). More homozygous G allele carriers of the T45 G polymorphism in the adiponectin gene were found in women with PCOS compared to controls (13.2 % vs. 2.6 %, p = 0.008). In women with PCOS, G-allele carriers had lower fasting insulin levels than TT carriers (61 +/- 9 vs. 88 +/- 10, p = 0.02) in contrast to controls (p = 0.03 for interaction genotype x PCOS). The other polymorphisms were distributed equally among women with PCOS and controls (all p > 0.5). SUMMARY: We found a higher prevalence of the T45 G polymorphism in the adiponectin gene in women with PCOS compared to controls. This was not associated with a more insulin resistant phenotype in PCOS, however. Other frequent polymorphisms in genes related to insulin resistance and type 2 diabetes showed no association with PCOS

Dissertatio medica inauguralis de epilepsia

publicae philiatrorum censurae submittet Theodorus SchnuckDuisburg, Univ., Med. Diss., 5. Mai 169