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Erschienen in: Journal of Neural Transmission 7/2023

11.05.2023 | Psychiatry and Preclinical Psychiatric Studies - Original Article

Combined use of gray matter volume and neuropsychological test performance for classification of individuals with bipolar I disorder via artificial neural network method

verfasst von: Baris Metin, Shams Farhad, Turker Erguzel, Elvan Çiftçi, Nevzat Tarhan

Erschienen in: Journal of Neural Transmission | Ausgabe 7/2023

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Abstract

Diagnosis of patients with bipolar disorder may be challenging and delayed in clinical practice. Neuropsychological impairments and brain abnormalities are commonly reported in bipolar disorder (BD); therefore, they can serve as potential biomarkers of the disorder. Rather than relying on these predictors separately, using both structural and neuropsychiatric indicators together could be more informative and increase the accuracy of the automatic disorder classification. Yet, to our information, no Artificial Intelligence (AI) study has used multimodal data using both neuropsychiatric tests and structural brain changes to classify BD. In this study, we first investigated differences in gray matter volumes between patients with bipolar I disorder (n = 37) and healthy controls (n = 27). The results of the verbal and non-verbal memory tests were then compared between the two groups. Finally, we used the artificial neural network (ANN) method to model all the aforementioned values for group classification. Our voxel-based morphometry results demonstrated differences in the left anterior parietal lobule and bilateral insula gray matter volumes, suggesting a reduction of these brain structures in BD. We also observed a decrease in both verbal and non-verbal memory scores of individuals with BD (p < 0.001). The ANN model of neuropsychiatric test scores combined with gray matter volumes has classified the bipolar group with 89.5% accuracy. Our results demonstrate that when bilateral insula volumes are used together with neuropsychological test results the patients with bipolar I disorder and controls could be differentiated with very high accuracy. The findings imply that multimodal data should be used in AI studies as it better represents the multi-componential nature of the condition, thus increasing its diagnosability.
Literatur
Zurück zum Zitat Karakaş S, Kafadar H, Eski R (1996) Test-retest reliability of the Turkish standardization of Wechsler memory scale-revised. Turkish J Psychol 11(38):46–52 Karakaş S, Kafadar H, Eski R (1996) Test-retest reliability of the Turkish standardization of Wechsler memory scale-revised. Turkish J Psychol 11(38):46–52
Zurück zum Zitat Öktem Ö (2011) Öktem Verbal Memory Processes Test. Turkish Psychological Association, Ankara, Turkey Öktem Ö (2011) Öktem Verbal Memory Processes Test. Turkish Psychological Association, Ankara, Turkey
Zurück zum Zitat The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (5th ed.; DSM–5; American Psychiatric Association, 2013) The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (5th ed.; DSM–5; American Psychiatric Association, 2013)
Zurück zum Zitat WECHSLER D (1987) Wechsler Memory Scale-Revised. Psychological Corporation, San Antonio, TXCrossRef WECHSLER D (1987) Wechsler Memory Scale-Revised. Psychological Corporation, San Antonio, TXCrossRef
Metadaten
Titel
Combined use of gray matter volume and neuropsychological test performance for classification of individuals with bipolar I disorder via artificial neural network method
verfasst von
Baris Metin
Shams Farhad
Turker Erguzel
Elvan Çiftçi
Nevzat Tarhan
Publikationsdatum
11.05.2023
Verlag
Springer Vienna
Erschienen in
Journal of Neural Transmission / Ausgabe 7/2023
Print ISSN: 0300-9564
Elektronische ISSN: 1435-1463
DOI
https://doi.org/10.1007/s00702-023-02649-y

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