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Two-Stage Feature Selection of Voice Parameters for Early Alzheimer's Disease Prediction - 23/11/18

Doi : 10.1016/j.irbm.2018.10.016 
S. Mirzaei a, , M. El Yacoubi a , S. Garcia-Salicetti a , J. Boudy a , C. Kahindo a , V. Cristancho-Lacroix b, c , H. Kerhervé b , A.-S. Rigaud c
a Télécom SudParis, CNRS, Université Paris-Saclay, France 
b AP-HP, Groupe Hospitalier Cochin Paris Centre, Hôpital Broca, Pôle Gérontologie, Paris, France 
c Université Paris Descartes, EA 4468, Paris, France 

Corresponding author.

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Abstract

Background

The goal of this work is to develop a non-invasive method in order to help detecting Alzheimer's disease in its early stages, by implementing voice analysis techniques based on machine learning algorithms.

Methods

We extract temporal and acoustical voice features (e.g. Jitter and Harmonics-to-Noise Ratio) from read speech of patients in Early Stage of Alzheimer's Disease (ES-AD), with Mild Cognitive Impairment (MCI), and from a Healthy Control (HC) group. Three classification methods are used to evaluate the efficiency of these features, namely kNN, SVM and decision Tree. To assess the effectiveness of this set of features, we compare them with two sets of feature parameters that are widely used in speech and speaker recognition applications. A two-stage feature selection process is conducted to optimize classification performance. For these experiments, the data samples of HC, ES-AD and MCI groups were collected at AP-HP Broca Hospital, in Paris.

Results

First, a wrapper feature selection method for each feature set is evaluated and the relevant features for each classifier are selected. By combining, for each classifier, the features selected from each initial set, we improve the classification accuracy by a relative gain of more than 30% for all classifiers. Then the same feature selection procedure is performed anew on the combination of selected feature sets, resulting in an additional significant improvement of classification accuracy.

Conclusion

The proposed method improved the classification accuracy for ES-AD, MCI and HC groups and promises the effectiveness of speech analysis and machine learning techniques to help detect pathological diseases.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract

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Highlights

Smart non-invasive method for early prediction of Alzheimer's disease is evaluated.
Relevant predictors are obtained from patients' voice signals.
Two-stage wrapper feature selection method is introduced.
Detection accuracy is augmented by eliminating irrelevant parameters.

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Keywords : Speech analysis, Mild Cognitive Impairment, Alzheimer's disease, Classification, Diagnosis, Feature selection


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Vol 39 - N° 6

P. 430-435 - décembre 2018 Retour au numéro
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  • Semi-global Parameterization of Online Handwriting Features for Characterizing Early-Stage Alzheimer and Mild Cognitive Impairment
  • C. Kahindo, M.A. El-Yacoubi, S. Garcia-Salicetti, V. Cristancho-Lacroix, H. Kerhervé, A.-S. Rigaud
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  • Ergonomic Risk Assessment of Developing Musculoskeletal Disorders in Workers with the Microsoft Kinect: TRACK TMS
  • F. Buisseret, F. Dierick, O. Hamzaoui, L. Jojczyk

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