Low dimensional brain connectome representations for alzheimer's disease dementia

Alzheimer Hastalığı Demansı (AHD), genellikle Subjektif Bilişsel Bozulma (SBB) ile başlayıp Hafif Bilişsel Bozulma (HBB) evresinden geçerek demansla sonuçlanan sürekli bir ilerleme süreci izler. Bu ilerleyişin kompakt ve yorumlanabilir bir biçimde temsil edilmesi, beyin ağı analizinde önemli bir zorluk oluşturmaktadır. Bu tezde, yapısal beyin bağlantılarını iki boyutlu bir manifold üzerine gömen Çizge Sinir Ağı (GNN) tabanlı bir çerçeve sunulmaktadır. Bu yapı, hastalık evrelemesini düşük boyutlu ancak bilgi açısından zengin bir biçimde temsil etmeyi amaçlamaktadır. Geliştirilen mimari, Çizge Eşyapılılığı Ağı (GIN) ve Çizge Dikkat Ağı (GAT) katmanlarını entegre eder; ardından, dikkat temelli havuzlama yöntemiyle çizge düzeyinde gömme vektörleri oluşturulur. Bu vektörler, Başlıca Bileşenler Analizi (PCA) kullanılarak iki boyutlu bir evreleme uzayına yansıtılır. Öğrenilen manifold, AHD, HBB ve SBB gruplarının uzayda tutarlı bir şekilde konumlandığını göstermekte; HBB örneklerinin genellikle iki klinik uç arasında yer alması, bilişsel gerilemenin kademeli doğasıyla örtüşmektedir. Model, ayrıntılı bir ablation (bileşen çıkarım) çalışması ve rastgelelik analizleri ile doğrulanmış olup, öğrenilen temsillerin güvenilirliğini desteklemektedir. Ayrıca, precuneus, açısal girus ve üst parietal lob gibi anatomik bölgeler, manifold boyunca gözlenen varyansın başlıca belirleyicileri olarak tanımlanmış ve bu bulgular, AHD'nin bilinen biyobelirteçleriyle uyumluluk göstermiştir. Sonuç olarak, önerilen bu çerçeve, nörodejeneratif ilerleyişin görselleştirilmesine yönelik sağlam ve yorumlanabilir bir yaklaşım sunmakta; hastalık evrelemesine dair biyolojik olarak temellendirilmiş modelleri desteklemektedir.