בינה מלאכותית חדשה משתמשת בדפוסי דיבור כדי לחזות את מחלת האלצהיימר בדיוק מדהים

על ידי ניתוח דפוסי דיבור, מודל AI חדש יכול לומר עם דרגה גבוהה של דיוק האם יתפתח מישהו עם ליקוי קוגניטיבי קל אלצהיימרדמנציה קשורה בתוך שש שנים.

א למידת מכונה מודל שנוצר על ידי אוניברסיטת בוסטון יכול לחזות התקדמות מחלת האלצהיימר בחולים עם ליקוי קוגניטיבי קל על ידי ניתוח דיבור, עם דיוק של 78.5%. כלי זה ממנף נתונים ממחקר הלב של Framingham ומציע גישה נגישה יותר לאבחון אלצהיימר, מה שעשוי לאפשר התערבויות מוקדמות יותר.

גילוי מוקדם של אלצהיימר באמצעות AI

הניסיון להבין אם מישהו חולה במחלת אלצהיימר כרוך בדרך כלל בסוללת הערכות – ראיונות, הדמיית מוח, בדיקות דם ונוזל מוחי. אבל, עד אז, זה כנראה כבר מאוחר מדי: הזיכרונות החלו לחמוק, תכונות אישיות מבוססות מזמן החלו להשתנות בעדינות. אם נתפסו מוקדם, טיפולים חלוציים חדשים יכולים להאט את התקדמות המחלה חסרת הרחמים, אך אין דרך בטוחה לחזות מי יפתח את הדמנציה הקשורה לאלצהיימר.

כעת, חוקרים מאוניברסיטת בוסטון אומרים שהם עיצבו חדש מבטיח בינה מלאכותית תוכנית מחשב, או מודל, שיכול יום אחד לעזור לשנות את זה – רק על ידי ניתוח דיבור של מטופל.

התקדמות במודלים חזויים של AI

המודל שלהם יכול לחזות, בשיעור דיוק של 78.5 אחוז, אם מישהו עם ליקוי קוגניטיבי קל צפוי להישאר יציב במהלך שש השנים הבאות – או ליפול לדמנציה הקשורה למחלת אלצהיימר. בעוד שהם מאפשרים לקלינאים להציץ לעתיד ולבצע אבחנות מוקדמות יותר, החוקרים אומרים שעבודתם יכולה גם לסייע בהפיכת בדיקות ליקויים קוגניטיביות לנגישות יותר על ידי אוטומציה של חלקים מהתהליך – אין צורך בבדיקות מעבדה יקרות, בדיקות הדמיה או אפילו ביקורים במשרד. המודל מופעל על ידי למידת מכונה, תת-קבוצה של בינה מלאכותית שבה מדעני מחשב מלמדים תוכנית לנתח נתונים באופן עצמאי.

"רצינו לחזות מה יקרה בשש השנים הבאות – ומצאנו שנוכל לבצע את התחזית הזו בצורה סבירה בביטחון ובדיוק טובים יחסית", אומר יואניס (יאניס) פסקאלידיס, מנהל המכון למחשוב BU Rafik B. Hariri מדע והנדסה חישובית. "זה מראה את הכוח של AI." הצוות הרב-תחומי של מהנדסים, נוירוביולוגים ומדעני מחשבים ונתונים פרסם את ממצאיהם ב אלצהיימר ודמנציהכתב העת של אגודת האלצהיימר.

"אנחנו מקווים, כמו כולם, שיהיו יותר ויותר טיפולי אלצהיימר זמינים", אומר Paschalidis, פרופסור מכובד להנדסה במכללה להנדסה BU וחבר מייסד של הפקולטה למדעי המחשוב והנתונים. "אם אתה יכול לחזות מה יקרה, יש לך יותר הזדמנות וחלון זמן להתערב בתרופות, ולפחות לנסות לשמור על יציבות המצב ולמנוע את המעבר לצורות חמורות יותר של דמנציה".

חישוב ההסתברות למחלת אלצהיימר

כדי להכשיר ולבנות את המודל החדש שלהם, החוקרים פנו לנתונים מאחד המחקרים הוותיקים והארוכים ביותר במדינה – מחקר הלב של Framingham בהובלת BU. למרות שמחקר פרמינגהם מתמקד בבריאות הלב וכלי הדם, משתתפים המראים סימנים של ירידה קוגניטיבית עוברים בדיקות נוירופסיכולוגיות וראיונות קבועים, ומייצרים שפע של מידע אורך על רווחתם הקוגניטיבית.

Paschalidis ועמיתיו קיבלו הקלטות אודיו של 166 ראיונות ראשוניים עם אנשים, בין הגילאים 63 ל-97, שאובחנו עם ליקוי קוגניטיבי קל – 76 שיישארו יציבים במשך שש השנים הבאות ו-90 שתפקודם הקוגניטיבי יירד בהדרגה. לאחר מכן הם השתמשו בשילוב של כלים לזיהוי דיבור – בדומה לתוכניות המפעילות את הרמקול החכם שלך – ולמידת מכונה כדי לאמן מודל לזהות קשרים בין דיבור, דמוגרפיה, אבחון והתקדמות המחלה. לאחר שהכשירו אותו על תת-קבוצה של אוכלוסיית המחקר, הם בדקו את יכולת הניבוי שלו על שאר המשתתפים.

"אנחנו משלבים את המידע שאנחנו שואבים מהקלטות האודיו עם כמה נתונים דמוגרפיים בסיסיים מאוד – גיל, מין וכן הלאה – ומקבלים את הציון הסופי", אומר פסחאלידיס. "אתה יכול לחשוב על הציון כעל הסבירות, ההסתברות שמישהו יישאר יציב או יעבור לדמנציה. הייתה לו יכולת חיזוי משמעותית".

AI: כלי להרחבת הגישה לשירותי בריאות

במקום להשתמש במאפיינים אקוסטיים של דיבור, כמו ביטוי או מהירות, המודל רק שואב מתוכן הראיון – המילים הנאמרות, איך הן בנויות. ו-Paschalidis אומר שהמידע שהם מכניסים לתוכנית למידת מכונה מחוספס בקצוות: ההקלטות, למשל, מבולגנות – באיכות נמוכה ומלאות רעשי רקע. "זו הקלטה סתמית מאוד", הוא אומר. "ועדיין, עם הנתונים המלוכלכים האלה, המודל מסוגל לעשות מזה משהו."

זה חשוב, מכיוון שהפרויקט עסק בחלקו בבדיקת היכולת של AI להפוך את תהליך אבחון הדמנציה ליעיל ואוטומטי יותר, עם מעט מעורבות אנושית. בעתיד, אומרים החוקרים, ניתן יהיה להשתמש במודלים כמו שלהם כדי להביא טיפול לחולים שאינם בקרבת מרכזים רפואיים או לספק ניטור שגרתי באמצעות אינטראקציה עם אפליקציה בבית, ולהגדיל באופן דרסטי את מספר האנשים שנבדקים. לפי נתוני Alzheimer's Disease International, רוב האנשים עם דמנציה ברחבי העולם לעולם לא מקבלים אבחנה רשמית, מה שמשאיר אותם מנותקים מטיפול וטיפול.

Rhoda Au, מחברת שותפה בעיתון, אומרת של-AI יש את הכוח ליצור "מדע ושירותי בריאות שוות הזדמנויות". המחקר מתבסס על עבודתו הקודמת של אותו צוות, שם גילו שבינה מלאכותית יכולה לזהות במדויק ליקויים קוגניטיביים באמצעות הקלטות קול.

"טכנולוגיה יכולה להתגבר על הטיית העבודה שיכולה להיעשות רק על ידי בעלי משאבים, או טיפול שהסתמכו על מומחיות מיוחדת שאינה זמינה לכולם", אומר Au, פרופסור לרפואה של BU Chobanian & Avedisian School of Medicine לאנטומיה ונוירוביולוגיה . עבורה, אחד הממצאים המרגשים ביותר היה "ששיטה להערכה קוגניטיבית שיש לה פוטנציאל להכלה מקסימלית – אולי בלתי תלויה בגיל, מין/מין, השכלה, שפה, תרבות, הכנסה, גיאוגרפיה – יכולה לשמש פוטנציאל כלי סקר לאיתור וניטור תסמינים הקשורים למחלת אלצהיימר”.

אבחון דמנציה מהבית

במחקר עתידי, Paschalidis רוצה לחקור את השימוש בנתונים לא רק מראיונות רשמיים של קלינאי-מטופל – עם השאלות הכתובות שלהם וצפויים הלוך ושוב – אלא גם משיחות יומיומיות טבעיות יותר. הוא כבר מצפה לפרויקט אם בינה מלאכותית יכולה לסייע באבחון דמנציה באמצעות אפליקציית סמארטפון, כמו גם להרחיב את המחקר הנוכחי מעבר לניתוח דיבור – מבחני פרמינגהם כוללים גם ציורי מטופלים ונתונים על דפוסי חיים יומיומיים – כדי להגביר את דיוק הניבוי של המודל .

"דיגיטלי הוא הדם החדש", אומר או. "אתה יכול לאסוף אותו, לנתח אותו למה שידוע היום, לאחסן אותו ולנתח אותו מחדש לכל מה שחדש שיופיע מחר."

מחקר זה מומן, בחלקו, על ידי הקרן הלאומית למדע, ה המכונים הלאומיים לבריאותוקרן BU Rajen Kilachand למדע והנדסה חיים משולבים.