Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-06-29T12:58:59Z No. of bitstreams: 1 Anthony Jose da Cunha Carneiro Lins.pdf: 4504349 bytes, checksum: 5196fa4bef76b0d9f4a5c0c0d1f77199 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-29T12:58:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anthony Jose da Cunha Carneiro Lins.pdf: 4504349 bytes, checksum: 5196fa4bef76b0d9f4a5c0c0d1f77199 (MD5) Previous issue date: 2018-02-20 / Aid to the Diagnosis of Cognitive Decline and Alzheimer’s Dementia using Machine Learning based on Cognitive Tests and Genetic Markers A large number of solutions based on computer systems have recently been developed for the classification of cognitive abnormalities in the elderly, so that individuals at high risk of developing neurodegenerative diseases, such as Mild Cognitive Impairment (MCI) and Alzheimer’s Dementia (AD), can be Identified before the onset of disease. Several factors are related to these pathologies, making the diagnostic process a process of high complexity to be solved. This paper proposes the use of a computer model based on machine learning to perform data regression and pattern classification processes in a real database of elderly individuals. The proposal takes into account data on the gender, age, level of education of the individuals and the scores resulting from cognitive tests (Mental State Mini-Exam, Verbal and Semantic Fluency Test, Clinical Dementia Rating - And Dementia Determination Test - Ascertaining Dementia). Using nonlinear regression models, we can design classifiers to distinguish when aging is being healthy and / or pathological. The primary objective of this research is to use a regression model to analyze the data set to verify which parameters are most relevant to achieve high accuracy in the diagnosis of neurodegenerative disorders. One of the conclusions indicates that the diagnostic process based only on the results of the cognitive tests, can obtain a high rate of performance, compared to the use of all factors, including socio-cultural data. In this analysis, it is demonstrated that the use of cognitive tests produces better average values. Other analyzes were performed including genetic markers (CYP46A1 and ApoE4), without influencing the results in relation to the accuracy of the analyzes, comparing with the performance of the cognitive tests. Statistical analyzes show that the best performance in terms of sensitivity is above 97% when the settings have only cognitive tests. The approach presented can be encapsulated as a tool to support the clinical diagnostic process to identify patients with dementia or cognitive decline. / Um grande número de soluções baseadas em sistemas computacionais tem sido desenvolvido recentemente para a classificação de anormalidades cognitivas em idosos, de modo que indivíduos com alto risco de desenvolver doenças neurodegenerativas, como Declínio Cognitivo (DC) e Demência de Alzheimer (DA), podem ser identificados antes da manifestação das doenças. Vários fatores estão relacionados a essas patologias, tornando o processo de diagnóstico de alta complexidade para ser resolvido. Este trabalho propõe utilização de modelo computacional baseado em aprendizagem de máquina para realizar processos de regressão de dados e classificação de padrões, em uma base de dados reais de indivíduos idosos. A proposta leva em conta dados sobre o gênero, a idade, o nível de instrução dos indivíduos e os escores resultantes dos testes cognitivos (Mini-Exame do Estado Mental, Teste de Fluência Verbal e Semântica, Taxa de Demência Clínica - Clinical Dementia Rating - e Teste de Determinação de Demência - Ascertaining Dementia). Usando modelos de regressão não-linear, que permitem projetar classificadores para distinguir quando o envelhecimento está sendo saudável e/ou patológico. O objetivo primário desta pesquisa é utilizar um modelo de regressão para analisar o conjunto de dados para verificar quais parâmetros são mais relevantes para alcançar alta precisão no diagnóstico de distúrbios neurodegenerativos. Uma das conclusões indica que o processo de diagnóstico baseado apenas nos resultados dos testes cognitivos, podem obter uma alta taxa de desempenho, em comparação a utilização de todos os fatores, incluindo dados sócio-culturais. Nesta análise, demonstra-se que o uso de testes cognitivos produz melhores valores médios. Outras análises foram realizadas incluindo marcadores genéticos (CYP46A1 e ApoE4), sem influenciar os resultados com relação à acurácia das análises, comparando com a performance dos testes cognitivos. Análises estatísticas mostram que o melhor desempenho em termos de sensibilidade é acima de 97% quando as configurações têm apenas testes cognitivos. A abordagem apresentada pode ser encapsulada como uma ferramenta de suporte ao processo de diagnóstico clínico, para identificar pacientes com demência ou declínio cognitivo.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-06-06T12:10:03Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Stephanie Toledo Piza Maurano - 2014.pdf: 609176 bytes, checksum: f12745cac385e6d01adbcfcb69724fc0 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-06-06T15:26:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Stephanie Toledo Piza Maurano - 2014.pdf: 609176 bytes, checksum: f12745cac385e6d01adbcfcb69724fc0 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-06T15:26:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Stephanie Toledo Piza Maurano - 2014.pdf: 609176 bytes, checksum: f12745cac385e6d01adbcfcb69724fc0 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-11-11 / This study aimed to evaluate the cognitive performance of patients with glaucoma and compare it to people with Alzheimer's disease (AD). Glaucoma patients, AD and control group (healthy elderly) were assessed using the MMSE (Mini Mental State Examination) and the subtests verbal fluency, word list memory, delayed recall of the word list, word list recognition test Boston naming test and construction praxis from CERAD (Consortium to Establish a Registry for Alzheimer's Disease). The results of each test were compared between the groups. One hundred and twelve patients were evaluated, 50 healthy elderly with a mean age of 71.2 ± 5.2 years; 41 patients with glaucoma (72.2 ± 4.4 years) and 21 patients with AD (79.0 ± 7.6 years). AD patients had, on average, advanced disease. Noted a reduction in the cognitive assessment tests in all evaluated, both for patients with glaucoma, and for those with AD compared with controls (p <0.001 for all). When the results from patients with glaucoma and AD were paired, it was noted that the AD patients had lower cognitive function (p <0.001), except for the tests CERAD Boston (p = 0.1) and praxis (p = 0.6). Glaucoma patients, however, presented results of cognitive tests similar to those described for patients with mild AD, including lower values for MMSE (21.9 ± 3.7), Boston (10.6 ± 2.6) and praxis (5.9 ± 2.3). / Este estudo teve como objetivo avaliar o desempenho cognitivo de pacientes com glaucoma e compará-lo a uma população diagnosticada com demência de Alzheimer (DA) e seus controles. Pacientes com glaucoma, DA e grupo controle (idosos saudáveis) foram avaliados através do MEEM (Mini Exame do Estado Mental) e os subtestes fluência verbal, memória de lista de palavras, evocação tardia da lista de palavras, reconhecimento da lista de palavras, teste de nomeação de Boston e praxia construtiva do CERAD (Consortium to Establish a Registry for Alzheimer’s Disease). Os resultados de cada teste foram comparados entre os grupos. Foram avaliados 112 pacientes, sendo 50 idosos saudáveis com idade média de 71,2 ±5,2 anos; 41 pacientes com glaucoma (72,2 ± 4,4 anos) e 21 pacientes com DA (79,0 ±7,6 anos). Os pacientes com DA apresentaram, em média, doença avançada. Notou-se redução da avaliação cognitiva em todos os testes avaliados tanto para os pacientes com glaucoma quanto para aqueles com DA quando comparados com os controles (p<0,001 para todos). Ao se parear os pacientes com glaucoma e DA, notou-se que os últimos apresentaram função cognitiva inferior (p<0,001), exceto para os subtestes do CERAD Boston (p=0,1) e Praxia (p=0,6). Os pacientes com glaucoma, entretanto, apresentaram resultados dos testes cognitivos semelhantes àqueles descritos para pacientes com DA leve, inclusive com valores inferiores para MEEM (21,9 ± 3,7), Boston (10,6 ± 2,6) e Praxia (5,9 ± 2,3).

O processo de envelhecimento pode gerar perdas cognitivas que, se agravadas, podem acarretar o diagnóstico de demência, sendo a Demência de Alzheimer (DA) a mais comum. A DA é uma doença neurodegenerativas que afeta principalmente a memória e a linguagem. Procedimentos de ensino baseados no paradigma de equivalência de estímulos e no ensino por exclusão, apesar de testados com sucesso em diferentes populações com problemas de desenvolvimento, têm gerado poucas pesquisas com idosos com perdas cognitivas. Esta pesquisa apresenta três estudos, com objetivos distintos, mas complementares. O Estudo 1 teve como objetivo avaliar se idosos institucionalizados sem DA formariam classes de estímulos equivalente a partir de um procedimento de ensino de relações condicionais entre palavras ditadas, fotos, nomes impressos de profissões e de graus de parentesco; adicionalmente, pretendia-se verificar que essas relações se mantinham ao longo de um mês, em três testes de manutenção. Cinco idosos institucionalizados passaram pelo ensino de relações arbitrárias, em uma estrutura de treino linear com ensino de novas relações por exclusão. Testes de equivalência foram conduzidos em seguida à Fase de Ensino, e após cinco, 15 e 30 dias. Todos os idosos demonstraram desempenho por exclusão na Fase de Ensino e aprenderam todas as relações com o número mínimo de blocos de ensino programados (exceto uma participante). Todos os idosos apresentaram formação de classes de equivalência. Quatro dos idosos apresentaram manutenção dessas classes em todos os testes de manutenção. O procedimento, portanto, mostrou-se efetivo para esses idosos e gerou formação de equivalência, apesar da sua condição de institucionalização. O Estudo 2 teve como objetivo avaliar se idosos com DA, também institucionalizados, demonstrariam desempenho por exclusão e aprenderiam relações condicionais entre quatro nomes ditados e quatro fotos, em um procedimento de ensino por exclusão. Seis idosas com diagnóstico de DA passaram por tarefas de emparelhamento ao modelo, em que as relações entre modelos ditados e fotos foram ensinadas por exclusão. Apesar de todas as idosas terem respondido por exclusão na primeira apresentação de um estímulo modelo novo e seu comparação correspondente em pelo menos duas das três tentativas em que tal desempenho era possível, apenas duas mantiveram essa relação ao longo das demais tentativas e aprenderam as relações ensinadas. Possíveis motivos para esse desempenho são discutidos. O Estudo 3 avaliou se idosos institucionalizados, com DA e comprometimento cognitivo, formariam classes de equivalência a partir de um ensino de relações arbitrárias com estrutura de treino um-para-muitos, procedimento de dica atrasada e ensino por exclusão. Quatro idosas passaram pelo ensino de relações condicionais entre estímulos visuais (nomes escritos, fotos e nomes de profissões). Todas aprenderam as relações ensinadas com o número mínimo de blocos programados, porém apresentaram dificuldade em formar classes de equivalência e manter tais relações nos testes de manutenção após cinco e oito dias. Os procedimentos de ensino empregados foram eficientes em gerar a aprendizagem das relações, mas tal aprendizagem, nessas idosas, não sustentou a formação e manutenção de classes de equivalência. / The aging process can cause cognitive impairments that, if aggravated, may lead to the diagnosis of dementia, with Alzheimers Dementia (AD) being the most common. Alzheimers Dementia is a neurodegenerative disease that primarily affects memory and language. Teaching procedures based on the paradigm of stimulus equivalence and on teaching by exclusion, although successfully tested in different populations with developmental problems, have generated little research with elderly people with cognitive impairments. This paper presents three studies, with different but complementary aims. Study 1 aimed to assess whether institutionalized elderly people without AD would form classes of equivalent stimuli from a procedure of teaching conditional relationships among dictated words, photos, printed names of professions and degrees of relatedness; additionally, it aimed to verify whether these relationships would be maintained over a month, using three maintenance tests. Five hospitalized elderly subjects underwent teaching of arbitrary relationships in a linear training structure with the teaching of new relationships by exclusion. Equivalence tests were conducted following the teaching phase, and after five, 15 and 30 days. All the elderly subjects demonstrated performance by exclusion in the teaching phase and learned all the relationships within the minimum number of programmed teaching blocks (except for one participant). All the subjects presented the formation of equivalence classes. Four of the elderly subjects presented maintenance of these classes in all the maintenance tests. The procedure, therefore, was effective for these elderly subjects and generated equivalence formation, despite their hospitalization condition. Study 2 aimed to assess whether institutionalized AD patients would demonstrate performance by exclusion and learn the conditional relationships between four dictated names and four photos, in a teaching by exclusion procedure. Six elderly women diagnosed with AD underwent pairing to the sample tasks, in which the relationships between dictated sample and photos were taught by exclusion. Despite all the elderly women responding by exclusion in the first presentation of a new sample stimulus and its corresponding comparison in at least two of the three trials in which this performance was possible, only two maintained this relationship throughout the other trials and learned the relationships taught. Possible reasons for this behavior are discussed. Study 3 evaluated whether hospitalized elderly subjects, with AD and cognitive impairments, would form equivalence classes from the teaching of arbitrary relationships using a one-to-many training structure, a procedure of delayed hints and teaching by exclusion. Four elderly subjects underwent the teaching of conditional relationships among visual stimuli (written names, photos and names of professions). All learned the relationships taught within the minimum number of programmed blocks, however, they presented difficulty forming equivalence classes and maintaining such relationships in the maintenance tests at five and eight days. The teaching procedures employed were efficient in generating the learning of relationships, however, such learning, in these elderly subjects, did not support the formation and maintenance of equivalence classes.

O processo de envelhecimento pode gerar perdas cognitivas que, se agravadas, podem acarretar o diagnóstico de demência, sendo a Demência de Alzheimer (DA) a mais comum. A DA é uma doença neurodegenerativas que afeta principalmente a memória e a linguagem. Procedimentos de ensino baseados no paradigma de equivalência de estímulos e no ensino por exclusão, apesar de testados com sucesso em diferentes populações com problemas de desenvolvimento, têm gerado poucas pesquisas com idosos com perdas cognitivas. Esta pesquisa apresenta três estudos, com objetivos distintos, mas complementares. O Estudo 1 teve como objetivo avaliar se idosos institucionalizados sem DA formariam classes de estímulos equivalente a partir de um procedimento de ensino de relações condicionais entre palavras ditadas, fotos, nomes impressos de profissões e de graus de parentesco; adicionalmente, pretendia-se verificar que essas relações se mantinham ao longo de um mês, em três testes de manutenção. Cinco idosos institucionalizados passaram pelo ensino de relações arbitrárias, em uma estrutura de treino linear com ensino de novas relações por exclusão. Testes de equivalência foram conduzidos em seguida à Fase de Ensino, e após cinco, 15 e 30 dias. Todos os idosos demonstraram desempenho por exclusão na Fase de Ensino e aprenderam todas as relações com o número mínimo de blocos de ensino programados (exceto uma participante). Todos os idosos apresentaram formação de classes de equivalência. Quatro dos idosos apresentaram manutenção dessas classes em todos os testes de manutenção. O procedimento, portanto, mostrou-se efetivo para esses idosos e gerou formação de equivalência, apesar da sua condição de institucionalização. O Estudo 2 teve como objetivo avaliar se idosos com DA, também institucionalizados, demonstrariam desempenho por exclusão e aprenderiam relações condicionais entre quatro nomes ditados e quatro fotos, em um procedimento de ensino por exclusão. Seis idosas com diagnóstico de DA passaram por tarefas de emparelhamento ao modelo, em que as relações entre modelos ditados e fotos foram ensinadas por exclusão. Apesar de todas as idosas terem respondido por exclusão na primeira apresentação de um estímulo modelo novo e seu comparação correspondente em pelo menos duas das três tentativas em que tal desempenho era possível, apenas duas mantiveram essa relação ao longo das demais tentativas e aprenderam as relações ensinadas. Possíveis motivos para esse desempenho são discutidos. O Estudo 3 avaliou se idosos institucionalizados, com DA e comprometimento cognitivo, formariam classes de equivalência a partir de um ensino de relações arbitrárias com estrutura de treino um-para-muitos, procedimento de dica atrasada e ensino por exclusão. Quatro idosas passaram pelo ensino de relações condicionais entre estímulos visuais (nomes escritos, fotos e nomes de profissões). Todas aprenderam as relações ensinadas com o número mínimo de blocos programados, porém apresentaram dificuldade em formar classes de equivalência e manter tais relações nos testes de manutenção após cinco e oito dias. Os procedimentos de ensino empregados foram eficientes em gerar a aprendizagem das relações, mas tal aprendizagem, nessas idosas, não sustentou a formação e manutenção de classes de equivalência. / The aging process can cause cognitive impairments that, if aggravated, may lead to the diagnosis of dementia, with Alzheimers Dementia (AD) being the most common. Alzheimers Dementia is a neurodegenerative disease that primarily affects memory and language. Teaching procedures based on the paradigm of stimulus equivalence and on teaching by exclusion, although successfully tested in different populations with developmental problems, have generated little research with elderly people with cognitive impairments. This paper presents three studies, with different but complementary aims. Study 1 aimed to assess whether institutionalized elderly people without AD would form classes of equivalent stimuli from a procedure of teaching conditional relationships among dictated words, photos, printed names of professions and degrees of relatedness; additionally, it aimed to verify whether these relationships would be maintained over a month, using three maintenance tests. Five hospitalized elderly subjects underwent teaching of arbitrary relationships in a linear training structure with the teaching of new relationships by exclusion. Equivalence tests were conducted following the teaching phase, and after five, 15 and 30 days. All the elderly subjects demonstrated performance by exclusion in the teaching phase and learned all the relationships within the minimum number of programmed teaching blocks (except for one participant). All the subjects presented the formation of equivalence classes. Four of the elderly subjects presented maintenance of these classes in all the maintenance tests. The procedure, therefore, was effective for these elderly subjects and generated equivalence formation, despite their hospitalization condition. Study 2 aimed to assess whether institutionalized AD patients would demonstrate performance by exclusion and learn the conditional relationships between four dictated names and four photos, in a teaching by exclusion procedure. Six elderly women diagnosed with AD underwent pairing to the sample tasks, in which the relationships between dictated sample and photos were taught by exclusion. Despite all the elderly women responding by exclusion in the first presentation of a new sample stimulus and its corresponding comparison in at least two of the three trials in which this performance was possible, only two maintained this relationship throughout the other trials and learned the relationships taught. Possible reasons for this behavior are discussed. Study 3 evaluated whether hospitalized elderly subjects, with AD and cognitive impairments, would form equivalence classes from the teaching of arbitrary relationships using a one-to-many training structure, a procedure of delayed hints and teaching by exclusion. Four elderly subjects underwent the teaching of conditional relationships among visual stimuli (written names, photos and names of professions). All learned the relationships taught within the minimum number of programmed blocks, however, they presented difficulty forming equivalence classes and maintaining such relationships in the maintenance tests at five and eight days. The teaching procedures employed were efficient in generating the learning of relationships, however, such learning, in these elderly subjects, did not support the formation and maintenance of equivalence classes.