Deciphering multiple sclerosis disability with deep learning attention maps on clinical MRI

Deep learning; Disability; Structural MRIAprendizaje profundo; Discapacidad; Resonancia magnética estructuralAprenentatge profund; Discapacitat; Ressonància magnètica estructuralThe application of convolutional neural networks (CNNs) to MRI data has emerged as a promising approach to achieving unprecedented levels of accuracy when predicting the course of neurological conditions, including multiple sclerosis, by means of extracting image features not detectable through conventional methods. Additionally, the study of CNN-derived attention maps, which indicate the most relevant anatomical features for CNN-based decisions, has the potential to uncover key disease mechanisms leading to disability accumulation. From a cohort of patients prospectively followed up after a first demyelinating attack, we selected those with T1-weighted and T2-FLAIR brain MRI sequences available for image analysis and a clinical assessment performed within the following six months (N = 319). Patients were divided into two groups according to expanded disability status scale (EDSS) score: ≥3.0 and < 3.0. A 3D-CNN model predicted the class using whole-brain MRI scans as input. A comparison with a logistic regression (LR) model using volumetric measurements as explanatory variables and a validation of the CNN model on an independent dataset with similar characteristics (N = 440) were also performed. The layer-wise relevance propagation method was used to obtain individual attention maps. The CNN model achieved a mean accuracy of 79% and proved to be superior to the equivalent LR-model (77%). Additionally, the model was successfully validated in the independent external cohort without any re-training (accuracy = 71%). Attention-map analyses revealed the predominant role of frontotemporal cortex and cerebellum for CNN decisions, suggesting that the mechanisms leading to disability accrual exceed the mere presence of brain lesions or atrophy and probably involve how damage is distributed in the central nervous system.MS PATHS is funded by Biogen. This study has been possible thanks to a Junior Leader La Caixa Fellowship awarded to C. Tur (fellowship code is LCF/BQ/PI20/11760008) by “la Caixa” Foundation (ID 100010434). The salaries of C. Tur and Ll. Coll are covered by this award

Avaluació de diferents tècniques de segmentació cel·lular de cultius neuronals

Durant la sinapsi neuronal, tenen lloc un seguit de fluctuacions de laconcentració de calci,[\u1d436�\u1d44e�2+], en el citosol de les neurones.Per poder estudiar aquestes fluctuacions és necessari separar els cultius neuronals en les diferents parts que el formen: somes, neurites i ramificacions d’aquestes. A partir d’una sèrie de seqüències de vídeo de cultius neuronals enregistrades amb marcadors de calci, és possible identificar-ne les fluctuacions en la imatge ates a la seva emissió de fluorescència. Per aconseguir quantificar aquestes fluctuacions de calci, s’estudien diferents mètodes de segmentació i estimació del gruix de les parts de les neurones, així com la seva validació. En concret, es comparen dos mètodes amb diferents variacions:un proposat a partir del càlcul de mínimes distàncies euclidianes i un altre d’existent, basat en el càlcul d’índexs direccionals. Finalment, s’obtenen uns resultats molt similars en ambdós mètodes pel que fa a la segmentació.Tot i així,el mètode proposat millora el rendiment de les taxes de detecció de tots els elements

Avaluació de diferents tècniques de segmentació cel·lular de cultius neuronals

Durant la sinapsi neuronal, tenen lloc un seguit de fluctuacions de laconcentració de calci,[��2+], en el citosol de les neurones.Per poder estudiar aquestes fluctuacions és necessari separar els cultius neuronals en les diferents parts que el formen: somes, neurites i ramificacions d’aquestes. A partir d’una sèrie de seqüències de vídeo de cultius neuronals enregistrades amb marcadors de calci, és possible identificar-ne les fluctuacions en la imatge ates a la seva emissió de fluorescència. Per aconseguir quantificar aquestes fluctuacions de calci, s’estudien diferents mètodes de segmentació i estimació del gruix de les parts de les neurones, així com la seva validació. En concret, es comparen dos mètodes amb diferents variacions:un proposat a partir del càlcul de mínimes distàncies euclidianes i un altre d’existent, basat en el càlcul d’índexs direccionals. Finalment, s’obtenen uns resultats molt similars en ambdós mètodes pel que fa a la segmentació.Tot i així,el mètode proposat millora el rendiment de les taxes de detecció de tots els elements

Avaluació de diferents tècniques de segmentació cel·lular de cultius neuronals

Durant la sinapsi neuronal, tenen lloc un seguit de fluctuacions de laconcentració de calci,[ � �2+], en el citosol de les neurones.Per poder estudiar aquestes fluctuacions és necessari separar els cultius neuronals en les diferents parts que el formen: somes, neurites i ramificacions d’aquestes. A partir d’una sèrie de seqüències de vídeo de cultius neuronals enregistrades amb marcadors de calci, és possible identificar-ne les fluctuacions en la imatge ates a la seva emissió de fluorescència. Per aconseguir quantificar aquestes fluctuacions de calci, s’estudien diferents mètodes de segmentació i estimació del gruix de les parts de les neurones, així com la seva validació. En concret, es comparen dos mètodes amb diferents variacions:un proposat a partir del càlcul de mínimes distàncies euclidianes i un altre d’existent, basat en el càlcul d’índexs direccionals. Finalment, s’obtenen uns resultats molt similars en ambdós mètodes pel que fa a la segmentació.Tot i així,el mètode proposat millora el rendiment de les taxes de detecció de tots els elements