Το μοντέλο AI ανιχνεύει τη νόσο του Πάρκινσον από αναπνευστικά μοτίβα

Μια ομάδα ερευνητών στο MIT ανέπτυξε ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης (AI) που μπορεί να ανιχνεύσει τη νόσο του Πάρκινσον διαβάζοντας τα πρότυπα αναπνοής ενός ατόμου. 

Το νευρωνικό δίκτυο είναι σε θέση να αξιολογήσει τη νυχτερινή αναπνοή ενός ατόμου, ή τα μοτίβα αναπνοής στον ύπνο, για να καθορίσει εάν έχει ή όχι νόσο του Πάρκινσον. Εκπαιδεύτηκε από τη φοιτήτρια διδακτορικού του MIT Yuzhe Yang και τον μεταδιδάκτορα Yuan Tuan και μπορεί να προσδιορίσει τη σοβαρότητα της νόσου του Πάρκινσον κάποιου ενώ παρακολουθεί την εξέλιξή της με την πάροδο του χρόνου. 

Ο Yang είναι ο πρώτος συγγραφέας της νέας ερευνητικής εργασίας, η οποία δημοσιεύτηκε στο Nature Medicine. 

Ολόκληρη η ομάδα περιελάμβανε την Ντίνα Κατάμπι, την καθηγήτρια Thuan και Nicole Pham στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Επιστήμης Υπολογιστών (EECS) και κύρια ερευνήτρια στην κλινική Jameel του MIT. 

Ο Katabi, ο οποίος είναι ανώτερος συγγραφέας, είναι επίσης συνεργάτης του Εργαστηρίου Επιστήμης Υπολογιστών και Τεχνητής Νοημοσύνης του MIT και διευθυντής του Κέντρου για ασύρματα δίκτυα και φορητούς υπολογιστές. 

Οι ερευνητές διερευνούν με συνέπεια τη δυνατότητα ανίχνευσης της νόσου του Πάρκινσον με εγκεφαλονωτιαίο υγρό και νευροαπεικόνιση, αλλά αυτές οι μέθοδοι είναι επεμβατικές και δαπανηρές. Απαιτούν επίσης πρόσβαση σε εξειδικευμένα ιατρικά κέντρα. 

Αξιολόγηση AI Κάθε βράδυ

Η ομάδα των ερευνητών ξεκίνησε να ξεπεράσει αυτές τις προκλήσεις και απέδειξε ότι η αξιολόγηση της τεχνητής νοημοσύνης για τη νόσο του Πάρκινσον μπορεί να πραγματοποιείται κάθε βράδυ στο σπίτι. Το άτομο μπορεί ακόμη και να κοιμάται χωρίς να αγγίζει το σώμα του. 

Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια συσκευή που μοιάζει με δρομολογητή Wi-Fi στο σπίτι και εκπέμπει ραδιοφωνικά σήματα, αναλύει τις αντανακλάσεις τους από το περιβάλλον και εξάγει τα μοτίβα αναπνοής του ατόμου χωρίς καμία σωματική επαφή. Το αναπνευστικό σήμα τροφοδοτείται στο νευρωνικό δίκτυο για την αξιολόγηση της νόσου του Πάρκινσον, με μηδενική προσπάθεια από τον ασθενή και τον φροντιστή. 

«Μια σχέση μεταξύ του Πάρκινσον και της αναπνοής σημειώθηκε ήδη από το 1817, στο έργο του Δρ Τζέιμς Πάρκινσον. Αυτό μας παρακίνησε να εξετάσουμε τη δυνατότητα ανίχνευσης της νόσου από την αναπνοή κάποιου χωρίς να κοιτάμε τις κινήσεις», λέει ο Katabi. «Ορισμένες ιατρικές μελέτες έχουν δείξει ότι τα αναπνευστικά συμπτώματα εκδηλώνονται χρόνια πριν από τα κινητικά συμπτώματα, πράγμα που σημαίνει ότι τα χαρακτηριστικά της αναπνοής θα μπορούσαν να είναι πολλά υποσχόμενα για την αξιολόγηση του κινδύνου πριν από τη διάγνωση του Πάρκινσον».

Σύμφωνα με τον Katabi, η μελέτη έχει σημαντικές επιπτώσεις για την ανάπτυξη φαρμάκων και την κλινική φροντίδα. 

«Όσον αφορά την ανάπτυξη φαρμάκων, τα αποτελέσματα μπορούν να επιτρέψουν κλινικές δοκιμές με σημαντικά μικρότερη διάρκεια και λιγότερους συμμετέχοντες, επιταχύνοντας τελικά την ανάπτυξη νέων θεραπειών. Όσον αφορά την κλινική φροντίδα, η προσέγγιση μπορεί να βοηθήσει στην αξιολόγηση των ασθενών με Πάρκινσον σε παραδοσιακά υποεξυπηρετούμενες κοινότητες, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που ζουν σε αγροτικές περιοχές και εκείνων που δυσκολεύονται να φύγουν από το σπίτι λόγω περιορισμένης κινητικότητας ή γνωστικής εξασθένησης», λέει.

Ο Ray Dorsey είναι καθηγητής νευρολογίας στο Πανεπιστήμιο του Rochester και συν-συγγραφέας της εργασίας. Είναι ειδικός στη νόσο του Πάρκινσον και λέει ότι η μελέτη είναι πιθανώς μία από τις μεγαλύτερες μελέτες ύπνου που έχουν γίνει ποτέ για τη νόσο του Πάρκινσον. 

«Δεν είχαμε θεραπευτικές ανακαλύψεις αυτόν τον αιώνα, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι τρέχουσες προσεγγίσεις μας για την αξιολόγηση νέων θεραπειών δεν είναι βέλτιστες», λέει ο Dorsey. «Έχουμε πολύ περιορισμένες πληροφορίες σχετικά με τις εκδηλώσεις της νόσου στο φυσικό τους περιβάλλον και η συσκευή [Katabi] σάς επιτρέπει να λαμβάνετε αντικειμενικές, πραγματικές εκτιμήσεις για το πώς τα πάνε οι άνθρωποι στο σπίτι. Η αναλογία που μου αρέσει να κάνω [των σημερινών εκτιμήσεων του Πάρκινσον] είναι μια λάμπα δρόμου τη νύχτα, και αυτό που βλέπουμε από τη λάμπα του δρόμου είναι ένα πολύ μικρό τμήμα… Ο εντελώς ανέπαφος αισθητήρας [του Katabi] μας βοηθά να φωτίσουμε το σκοτάδι».