| Literature DB >> 32265781 |
Pasquale Dolce1, Davide Marocco2, Mauro Nelson Maldonato3, Raffaele Sperandeo4.
Abstract
This paper presents a procedure that aims to combine explanatory and predictive modeling for the construction of new psychometric questionnaires based on psychological and neuroscientific theoretical grounding. It presents the methodology and the results of a procedure for items selection that considers both the explanatory power of the theory and the predictive power of modern computational techniques, namely exploratory data analysis for investigating the dimensional structure and artificial neural networks (ANNs) for predicting the psychopathological diagnosis of clinical subjects. Such blending allows deriving theoretical insights on the characteristics of the items selected and their conformity with the theoretical framework of reference. At the same time, it permits the selection of those items that have the most relevance in terms of prediction by therefore considering the relationship of the items with the actual psychopathological diagnosis. Such approach helps to construct a diagnostic tool that both conforms with the theory and with the individual characteristics of the population at hand, by providing insights on the power of the scale in precisely identifying out-of-sample pathological subjects. The proposed procedure is based on a sequence of steps that allows the construction of an ANN capable of predicting the diagnosis of a group of subjects based on their item responses to a questionnaire and subsequently automatically selects the most predictive items by preserving the factorial structure of the scale. Results show that the machine learning procedure selected a set of items that drastically improved the prediction accuracy of the model (167 items reached a prediction accuracy of 88.5%, that is 25.6% of incorrectly classified), compared to the predictions obtained using all the original items (260 items with a prediction accuracy of 74.4%). At the same time, it reduced the redundancy of the items and eliminated those with less consistency.Entities:
Keywords: explanatory modeling; item selection; machine learning; neural networks; predictive modeling; psychopathological assessment
Year: 2020 PMID: 32265781 PMCID: PMC7105860 DOI: 10.3389/fpsyg.2020.00446
Source DB: PubMed Journal: Front Psychol ISSN: 1664-1078
Characteristics of patients.
| Characteristic | Total | Healthy | Unhealthy | |
| Sex | 0.551 | |||
| Male | 273 (45.2%) | 181 (44.4%) | 92 (46.9%) | |
| Female | 331 (54.8%) | 227 (55.6%) | 104 (53.1%) | |
| Age | 33.96 ± 11.3 | 34.52 ± 11.4 | 32.78 ± 10.9 | 0.076 |
| Unmarried | 341 (56.5%) | 129 (65.8%) | 212 (52%) | 0.012 |
| Married | 223 (36.9%) | 58 (29.6%) | 165 (40.4%) | |
| Divorced | 32 (5.3%) | 8 (4.1%) | 24 (5.9%) | |
| Widow | 8 (1.3%) | 1 (0.5%) | 7 (1.7%) | |
| Graduated | 161 (26.7%) | 50 (25.5%) | 111 (27.2%) | 0.962 |
| High/secondary school | 336 (55.6%) | 112 (57.1%) | 224 (54.9%) | |
| Middle school | 100 (16.6%) | 32 (16.3%) | 68 (16.7%) | |
| Elementary school | 7 (1.2%) | 2 (1%) | 5 (1.2%) | |
| Employed | 393 (65.1%) | 124 (63.3%) | 269 (65.9%) | 0.789 |
| Unemployed | 197 (32.6%) | 129 (31.6%) | 129 (31.6%) | |
| Retired | 14 (2.3%) | 10 (2.5%) | 10 (2.5%) |
FIGURE 1Flow chart of proposed predictive-oriented machine learning procedure.
PCA – area of emotional characteristics.
| Component n. items | Eigenvalue | % explained | Cumulative % explained variance |
| (1) PANIC 44 items | 10.67 | 6.76 | 6.755 |
| (2) CARE 18 items | 5.31 | 3.36 | 10.114 |
| (3) FEAR 12 items | 5.31 | 3.36 | 13.472 |
| (4) SEEK 18 items | 5.27 | 3.34 | 16.809 |
| (5) PLAY 18 items | 5.27 | 3.34 | 20.144 |
| (6) RAGE 11 items | 4.75 | 3.00 | 23.15 |
| (7) LUST 15 items | 3.75 | 2.37 | 25.52 |
PCA – area of psychopathological traits.
| Component n. items | Eigenvalue | % explained variance | Cumulative % explained variance |
| (1) PANIC 17 items | 6.408 | 8.215 | 8.215 |
| (2) SEEK 16 items | 5.454 | 6.992 | 15.208 |
| (3) CARE 11 items | 5.08 | 6.512 | 21.72 |
| (4) FEAR 10 items | 4.396 | 5.635 | 27.355 |
| (5) RAGE 12 items | 4.199 | 5.384 | 32.739 |
| (6) PLAY 7 items | 3.89 | 4.988 | 37.727 |
| (7) LUST 2 items | 1.931 | 2.476 | 40.203 |
PCA – area of dissociative phenomena.
| Component n. items | Eigenvalue | % explained variance | Cumulative % explained variance |
| (1) Depersonalization 12 items | 7.83 | 32.6 | 32.6 |
| (2) Amnesia 10 items | 4.47 | 18.61 | 51.21 |
FIGURE 2Roc curves obtained using all the items and the items selected by the proposed procedure.
FIGURE 3(A) Number of Items for the best solution and number of common items at each step. (B) Classification error at each step.
PCA loadings – Area of emotional characteristics in the pool of selected items (28.67% of explained variance – Kaiser-Meyer-Olkin = 0.839).
| è insicuro d’avanti ai problemi? | 0.62 |
| rinuncia facilmente alle cose perché si preoccupa dei rischi? | 0.588 |
| quando è stanco ha bisogno (o chiede aiuto) agli altri? | 0.551 |
| si sente inferiore agli altri? | 0.528 |
| deve impegnarsi molto per avere fiducia in se stesso? | 0.519 |
| attende che gli altri le risolvano i problemi | 0.507 |
| ha paura che le sue cose vadano male? | 0.5 |
| fa fatica a guarire da un malanno? | 0.5 |
| pensa di avere problemi al cervello? | 0.492 |
| la sua vita è priva di senso? | 0.49 |
| è pessimista? | 0.479 |
| ha bisogno di riposare durante la giornata? | 0.444 |
| rinuncia facilmente difronte a compiti impegnativi? | 0.441 |
| è preoccupato difronte a situazioni nuove? | 0.411 |
| fa fatica a comprendere le persone? | 0.41 |
| ha cattive abitudini che vorrebbe cambiare? | 0.409 |
| la preoccupano gli imprevisti? | 0.409 |
| le sue scelte sono determinate dagli altri? | 0.365 |
| ignora quale sia lo scopo della sua vita? | 0.358 |
| si entusiasma lentamente per le novità? | 0.355 |
| quando fa degli errori se la cava da solo? | 0.339 |
| si sente carico di energia per tutta la giornata? | –0.427 |
| è molto sicuro di se? | –0.496 |
| è connesso spiritualmente agli altri? | 0.597 |
| ha mai avuto esperienze paranormali? | 0.518 |
| ha mai fatto intense esperienze spirituali? | 0.495 |
| sente un legame profondo con la natura? | 0.493 |
| quando è concentrato molto perde la cognizione del tempo e dello spazio? | 0.471 |
| è talmente preso dalle sue attività da perdere il contatto con la realtà? | 0.429 |
| ha idee creative quando si lascia andare all’ozio? | 0.396 |
| gli altri la definiscono distratto? | 0.332 |
| la vita dipende da una forza spirituale al di sopra di noi? | 0.33 |
| è accomodante con gli altri? | 0.329 |
| sa di avere un ‘sesto senso’? | 0.321 |
| è costante nelle cose che fa? | 0.307 |
| si definirebbe ottimista? | 0.495 |
| inventa storie o dice bugie solo per divertimento? | 0.467 |
| è tranquillo sul suo futuro? | 0.436 |
| evita situazioni o attività che la irritano? | 0.408 |
| le sono indifferenti i complimenti? | 0.387 |
| sa mentire bene? | 0.361 |
| ritiene importante i legami di amicizia? | 0.35 |
| è a suo agio anche con persone sconosciute? | 0.331 |
| affronta le difficoltà prendendole come sfide? | 0.309 |
| soffre se vede altri soffrire? | 0.556 |
| tende ad aiutare gli altri? | 0.51 |
| ama collaborare con gli altri | 0.491 |
| tende a collaborare con gli altri? | 0.449 |
| è empatico e disponibile? | 0.436 |
| è altruista anche con chi l’ha trattata male? | 0.392 |
| reagisce agli eventi coerentemente con i suoi valori? | 0.389 |
| riflette molto prima di prendere una decisione? | 0.388 |
| trova qualcosa di poetico anche nelle piccole cose? | 0.387 |
| agisce secondo le sue abitudini? | 0.359 |
| ha molte buone abitudini quotidiane? | 0.354 |
| si commuove davanti a prodotti artistici? | 0.336 |
| investe molta energia per fare le cose? | 0.329 |
| sta male se perde delle amicizie? | 0.324 |
| desidererebbe essere più bello di chiunque altro? | 0.57 |
| le piacerebbe essere il più intelligente di tutti? | 0.568 |
| vorrebbe essere più potente di chiunque altro? | 0.56 |
| le piacerebbe essere il più forte di tutti? | 0.512 |
| le piace fare shopping? | 0.422 |
| le piacerebbe non-invecchiare mai | 0.381 |
| le piacerebbe fermare il tempo? | 0.372 |
| abbandona facilmente se non è sicuro di ottenere ciò che vuole? | 0.306 |
| non-tollera chi la pensa diversamente da lei? | 0.516 |
| è intollerante nei confronti di chi è diverso da lei? | 0.51 |
| si spazientisce quando gli altri non-sono d’accordo con lei? | 0.485 |
| impone agli altri il suo modo di fare le cose? | 0.427 |
| è molto fortunato/a | 0.339 |
| Tende a risparmiare molto? | 0.436 |
| tende a nascondere le sue emozioni? | 0.427 |
| ha difficoltà ad aprirsi con gli amici? | 0.424 |
| riflette a lungo su ciò che è giusto e ciò che è sbagliato? | 0.383 |
| riflette intensamente prima di decidere? | 0.368 |
| tende generalmente a risparmiare denaro? | 0.342 |
| Mantiene il controllo delle sue emozioni? | 0.307 |
PCA loadings – Area of psychopathological traits in the pool of selected items (40.78% of explained variance – Kaiser-Meyer-Olkin = 0.941).
| le persone non le sono amiche? | 0.657 |
| si accorge che gli altri la guardano e/o parlano male di lei? | 0.621 |
| gli altri non-apprezzano il suo lavoro? | 0.609 |
| ha un senso di fastidio se gente la guarda? | 0.547 |
| ha idee che nessuno condivide? | 0.541 |
| si sente incompreso? | 0.54 |
| ha l’impressione che gli altri si approfittino di lei? | 0.539 |
| è sensibile alle critiche e alle offese | 0.511 |
| ha scarsa fiducia negli altri? | 0.496 |
| critica facilmente la gente? | 0.484 |
| si sente inferiore agli altri o inadeguato? | 0.457 |
| è imbarazzato in presenza di altre persone? | 0.47 |
| Pensa che alcune persone sono responsabili dei malesseri che prova? | 0.417 |
| si sente a disagio quando è in compagnia? | 0.406 |
| litiga spesso con le persone? | 0.402 |
| è timido verso le persone di sesso opposto? | 0.39 |
| pensa di stare scontando una pena? | 0.315 |
| è incapace di portare a termine un compito? | 0.559 |
| si sente la mente vuota? | 0.551 |
| ogni cosa le richiede uno sforzo? | 0.546 |
| trascura cose importanti della sua vita? | 0.516 |
| si sente inutile? | 0.486 |
| ha problemi di memoria? | 0.485 |
| ha difficoltà a prendere decisioni? | 0.475 |
| ha scarsi interessi? | 0.44 |
| si sente senza speranza? | 0.438 |
| ritiene di dover sempre finire ciò che ha iniziato? | 0.431 |
| si colpevolizza facilmente? | 0.426 |
| si sente lontano dalle altre persone? | 0.383 |
| ha dolori muscolari? | 0.667 |
| si sente fisicamente debole? | 0.661 |
| soffre di mal di schiena? | 0.612 |
| ha gli arti appesantiti? | 0.598 |
| ha nausea o mal di stomaco? | 0.561 |
| si affatica facilmente? | 0.478 |
| ha palpitazioni o cuore in gola? | 0.476 |
| passa rapidamente da sensazioni di freddo a sensazioni di caldo? | 0.468 |
| ha un nodo alla gola? | 0.464 |
| affatica facilmente? | 0.458 |
| le capita di sentirsi venir meno? | 0.432 |
| pensa di avere una grave malattia fisica o mentale? | 0.4 |
| soffre di cefalea? | 0.396 |
| evita alcuni oggetti. situazioni o luoghi perché la spaventano? | 0.709 |
| ha paura di viaggiare su un mezzo di trasporto | 0.671 |
| ha paura di uscire da solo? | 0.643 |
| ha dei momenti di terrore o panico | 0.582 |
| ha paura di tutto senza un valido motivo? | 0.536 |
| ha paura? | 0.525 |
| si sente a disagio tra la folla? | 0.488 |
| è a disagio quando è solo? | 0.414 |
| sente l’impulso di distruggere le cose? | 0.628 |
| si arrabbia tanto? | 0.556 |
| sente l’impulso a colpire o a far male a qualcuno? | 0.523 |
| rompe oggetti e grida facilmente? | 0.501 |
| ha dei pensieri che non-sono suoi? | 0.495 |
| alcune persone controllano i suoi pensieri? | 0.489 |
| pensa al suicidio? | 0.475 |
| sente voci o rumori che altri non-sono in grado di sentire? | 0.465 |
| alcune persone percepiscono il suo pensiero | 0.44 |
| ha la sensazione di essere preso in trappola? | 0.415 |
| è insofferente e irritato? | 0.594 |
| è una persona nervosa? | 0.47 |
| si preoccupa facilmente per qualsiasi cosa? | 0.434 |
| si sente triste? | 0.418 |
| è teso o sulle spine? | 0.401 |
| ha scarso appetito? | 0.578 |
| piange facilmente? | 0.438 |
| si sente solo anche se è in compagnia di altre persone? | 0.402 |
PCA loadings – Area of dissociative phenomena in the pool of selected items (40.55% of explained variance – Kaiser-Meyer-Olkin = 0.931).
| DEPERSONALIZATION (Items = 6, Eigenvalue = 3.7,% explained variance = 15.41) | |
| le capita di vedere il modo come se fosse attraverso un vetro? | 0.727 |
| le capita di sentirsi una persona diversa da come normalmente è? | 0.629 |
| le è capitato di sentire come sconosciuti i luoghi che le sono familiari? | 0.617 |
| ha mai sentito i suoi sogni come se fossero reali? | 0.607 |
| le è capitato di non-riconoscere la sua immagine allo specchio? | 0.585 |
| sente nella testa voci che commentano i suoi pensieri eı/o le | 0.511 |
| dicono cosa fare? | |
| A | |
| le capita di non-sapere se ha fatto una cosa o se ha solo pensato di farla? | 0.761 |
| si è accorto aver fatto cose che non-ricordava di aver fatto? | 0.721 |
| le capita di possedere oggetti che non-ricorda di aver acquistato? | 0.497 |
| le è capitato di rivivere eventi già vissuti? | 0.436 |
| incontra persone che la conoscono ma che lei non-riconosce? | 0.409 |
| le è capitato di non-riconoscere persone che le sono familiari? | 0.785 |
| le capita di accorgersi di essersi vestito senza ricordarsi di averlo fatto? | 0.563 |
| ha dimenticato eventi importanti nella sua vita? | 0.561 |
| le capita di trovarsi in luoghi che non-ricorda di aver raggiunto? | 0.361 |