Модель штучного інтелекту визначає хворобу Паркінсона за допомогою дихальних ритмів

Команда дослідників з Массачусетського технологічного інституту розробила штучну модель інтелекту, яка може визначити хворобу Паркінсона за допомогою аналізу дихальних ритмів людини.

Нейронна мережа здатна оцінювати нічне дихання, або дихальні ритми під час сну, щоб визначити, чи має людина хворобу Паркінсона. Її тренували аспірант Массачусетського технологічного інституту Юйчжэ Ян і постдок Юань Туань, і вона може визначити ступінь тяжкості хвороби Паркінсона та відстежувати її розвиток з часом.

Ян є першим автором нової наукової статті, яка була опублікована в Nature Medicine.

Ціла команда включала Діну Катабі, професора кафедри електротехніки та комп’ютерних наук (EECS) і головного дослідника клініки Джемейла в Массачусетському технологічному інституті.

Катабі, яка є старшим автором, також є афілійованим членом лабораторії штучного інтелекту та інформатики Массачусетського технологічного інституту та директором Центру бездротових мереж та мобільних обчислень.

Дослідники тривалий час досліджують можливість виявлення хвороби Паркінсона за допомогою спинномозкової рідини та нейровізуалізації, але ці методи є інвазивними та дорогими. Вони також вимагають доступу до спеціалізованих медичних центрів.

Оцінка штучного інтелекту кожної ночі

Команда дослідників поставила за мету подолати ці виклики та продемонструвала, що оцінка штучного інтелекту хвороби Паркінсона може проводитися кожної ночі вдома. Людина навіть може спати, не торкаючись свого тіла.

Дослідники розробили пристрій, який виглядає як домашній маршрутизатор Wi-Fi, і він випромінює радіосигнали, аналізує їх відбиття від навколишнього середовища та витягує дихальні ритми людини без будь-якого фізичного контакту. Сигнал дихання подається до нейронної мережі для оцінки хвороби Паркінсона, без жодних зусиль з боку пацієнта та опікуна.

“Відношення між хворобою Паркінсона та диханням було відзначено ще в 1817 році в роботі доктора Джеймса Паркінсона. Це мотивувало нас розглянути можливість виявлення хвороби за допомогою дихальних ритмів без огляду рухів”, – говорить Катабі. “Деякі медичні дослідження показали, що респіраторні симптоми проявляються роками до появи рухових симптомів, що означає, що дихальні атрибути можуть бути перспективними для оцінки ризику до діагностики хвороби Паркінсона.”

Згідно з Катабі, дослідження має важливі наслідки для розробки ліків та клінічної допомоги.

“У сфері розробки ліків результати можуть дозволити клінічні випробування з значно коротшим тривалістю та меншою кількістю учасників, що в кінцевому підсумку прискорить розробку нових методів лікування. У сфері клінічної допомоги підхід може допомогти в оцінці пацієнтів з хворобою Паркінсона в традиційно недообслуговуваних спільнотах, включаючи тих, хто живе в сільських районах та тих, хто має труднощі з виїздом з дому через обмежену рухливість або когнітивні порушення”, – говорить вона.

Рей Дорсі є професором нейрології в Університеті Рочестера та співавтором статті. Він є спеціалістом з хвороби Паркінсона та говорить, що дослідження, ймовірно, є одним з найбільших досліджень сну, коли-небудь проведених щодо хвороби Паркінсона.

“У нас не було жодного терапевтичного прориву цього століття, що свідчить про те, що наш підхід до оцінки нових методів лікування є субоптимальним”, – говорить Дорсі. “У нас дуже обмежена інформація про маніфестації хвороби в її природному середовищі, а пристрій Катабі дозволяє отримувати об’єктивні, реальні оцінки того, як люди почуваються вдома. Аналогія, яку я люблю проводити, [поточні оцінки хвороби Паркінсона] є вуличним ліхтарем у ніч, і те, що ми бачимо з вуличного ліхтаря, є дуже малим сегментом… пристрій Катабі повністю безконтактний сенсор допомагає нам освітити темноту.”