The brain-age gap is one of the most investigated risk markers for brain changes across disorders. While the field is progressing towards large-scale models, recently incorporating uncertainty estimates, no model to date provides the single-subject risk assessment capability essential for clinical application. In order to enable the clinical use of brain-age as a biomarker, we here combine uncertainty-aware deep Neural Networks with conformal prediction theory. This approach provides statistical guarantees with respect to single-subject uncertainty estimates and allows for the calculation of an individual's probability for accelerated brain-aging. Building on this, we show empirically in a sample of N=16,794 participants that 1. a lower or comparable error as state-of-the-art, large-scale brain-age models, 2. the statistical guarantees regarding single-subject uncertainty estimation indeed hold for every participant, and 3. that the higher individual probabilities of accelerated brain-aging derived from our model are associated with Alzheimer's Disease, Bipolar Disorder and Major Depressive Disorder.


翻译:大脑- 年龄差距是调查最多的脑部突变风险标志之一。 虽然该领域正在向大规模模型发展,最近纳入了不确定性估计,但迄今为止没有模型提供临床应用所必需的单一对象风险评估能力。为了能够临床使用大脑- 大脑- 年龄作为生物标志,我们在这里将具有不确定性的深度神经网络与符合预测理论结合起来。这个方法为单一对象的不确定性估计提供了统计保障,并允许计算个人加速大脑发育的概率。在此基础上,我们在N=16 794的抽样参与者中从经验中显示,1. 一个较低或可比较的错误,如最先进的大规模大脑模型,2. 关于每个参与者确实都持有单一对象不确定性估计的统计保证,以及3. 我们模型得出的加速脑成形的更高个体概率与阿尔茨海默氏病、双极紊乱和重大抑郁症有关。

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