Umělá inteligence za GPT-3 může pomoci detekovat Alzheimerovu chorobu

Umělá inteligence (AI), která pohání program ChatGPT, by mohla v budoucnu pomoci zdravotnickým odborníkům detekovat Alzheimerovu chorobu v jejích raných stádiích. ChatGPT získal velkou pozornost pro svou schopnost generovat lidsky psané odpovědi.

Nový výzkum pochází z Drexelovy univerzity, School of Biomedical Engineering, Science and Health Systems. Ukázal, že program GPT-3 od OpenAI může identifikovat náznaky ze spontánní řeči, které jsou 80% přesné při předpovídání raných stádií demence.

Výzkum byl zveřejněn v časopise PLOS Digital Health.

Používání jazykových diagnostických programů

Pro mnoho lidí je výzvou diagnostikovat Alzheimerovu chorobu absence univerzálního testu, ale nový výzkum nabízí terapeutům naději, když zavádí jazykové diagnostické programy, které poskytují efektivní způsob, jak rychle screenovat symptomy spojené s demencí – od váhání v řeči a obtíží při vyjádření se správně až po zapomínání slov nebo jejich významů. Tyto testy by mohly učinit ranou diagnózu jednodušší než kdykoli předtím.

Hualou Liang, PhD, je profesorem na Drexelově univerzitě, School of Biomedical Engineering, Science and Health Systems a spoluautorem výzkumu.

“Víme z probíhajícího výzkumu, že kognitivní účinky Alzheimerovy choroby se mohou projevit v jazykové produkci,” řekl Liang. “Nejběžněji používané testy pro ranou detekci Alzheimerovy choroby se zaměřují na akustické funkce, jako je pauza, artikulace a kvalita hlasu, kromě testů stavu. Ale věříme, že zlepšení přirozeného jazykového zpracování poskytuje další cestu pro podporu rané identifikace Alzheimerovy choroby.”

OpenAI’s GPT-3

GPT-3, třetí iterace OpenAI General Pretrained Transformer (GPT), využívá hlubokého učení k revoluci v jazykových úkolech. S tímto algoritmem, který byl vyškolěn na široké škále dat z online zdrojů, které zdůrazňují, jak se slova používají a kombinují, GPT-3 produkuje odpovědi srovnatelné s těmi, které vytvářejí lidé – od odpovědí na otázky až po vytváření básní nebo esejí.

Felix Agbavor je doktorand a hlavní autor článku.

“Systémový přístup GPT-3 k jazykové analýze a produkci ho činí slibným kandidátem pro identifikaci jemných charakteristik řeči, které mohou předpovídat nástup demence,” řekl Agbavor. “Školení GPT-3 s obrovským datovým souborem rozhovorů – některé z nich s pacienty s Alzheimerovou chorobou – by mu poskytlo informace, které potřebuje k extrahování řečových vzorců, které by se poté mohly použít k identifikaci markerů u budoucích pacientů.”

Výzkumníci otestovali svou teorii tím, že program školovali s částí transkriptů, které pocházely z části datového souboru záznamů řeči, vytvořeného s podporou Národních institutů zdraví. Tyto transkripty byly speciálně pro účely testování schopnosti přirozeného jazykového zpracování (NLP) předpovídat demenci. Program zachytil určité charakteristiky použití slov, struktury vět a významu z textu, což mu pomohlo vytvořit “embedding”, nebo charakteristický profil Alzheimerovy řeči.

Vytvoření screeningového stroje pro Alzheimerovu chorobu

Tým poté program znovu školoval s embeddingem, což ho proměnilo ve screeningový stroj pro Alzheimerovu chorobu. Program byl otestován přehlédnutím desítek transkriptů z datového souboru, aby rozhodl, zda je každý z nich od někoho, kdo vyvíjí Alzheimerovu chorobu.

Skupina zjistila, že GPT-3 vykázal lepší výsledky než dva další nejlepší programy NLP při identifikaci příkladů Alzheimerovy choroby, identifikaci příkladů bez Alzheimerovy choroby a s menším počtem vynechaných případů.

Druhý test používá textovou analýzu GPT-3 k předpovědi skóre různých pacientů z datového souboru v běžném testu pro předpovídání závažnosti demence. Tento běžný test se nazývá Mini-Mentální Stavový Exam (MMSE).

Přesnost předpovědi GPT-3 byla srovnána s analýzou, která používala pouze akustické funkce záznamů, včetně pauz, síly hlasu a zadrhávání, k předpovědi skóre MMSE. GPT-3 dosáhl asi o 20% vyšší přesnosti při předpovídání skóre MMSE pacientů.

“Naše výsledky ukazují, že textové embedding, generované GPT-3, lze spolehlivě použít nejen k detekci jedinců s Alzheimerovou chorobou od zdravých kontrol, ale také k odhadu kognitivního testovacího skóre subjektu, a to výhradně na základě dat řeči,” uvedla výzkumná skupina. “Dále ukazujeme, že textové embedding překonává konvenční akustický feature-based přístup a dokonce konkuruje jemně naladěným modelům. Tyto výsledky, všechny dohromady, naznačují, že GPT-3 založené textové embedding je slibný přístup pro hodnocení AD a má potenciál zlepšit ranou diagnózu demence.”

Výzkumníci nyní plánují vyvinout webovou aplikaci, která může být použita doma nebo v ordinaci lékaře jako před-screeningový nástroj.

“Náš koncept prokázal, že by to mohlo být jednoduchý, dostupný a dostatečně citlivý nástroj pro komunitní testování,” řekl Liang. “To by mohlo být velmi užitečné pro ranou screening a hodnocení rizika před klinickou diagnózou.”