Болезнь Паркинсона, как известно, трудно диагностировать, поскольку она в первую очередь зависит от появления двигательных симптомов, таких как тремор, скованность и медлительность, но эти симптомы часто появляются через несколько лет после начала заболевания. Теперь Дина Катаби, Туан (1990) и Николь Фам, профессор кафедры электротехники и компьютерных наук (EECS) Массачусетского технологического института и главный исследователь клиники Джамиля Массачусетского технологического института, и ее команда разработали модель искусственного интеллекта, которая может обнаруживать болезнь Паркинсона. от чтения моделей дыхания человека.
Инструмент, о котором идет речь, представляет собой нейронную сеть, серию взаимосвязанных алгоритмов, имитирующих работу человеческого мозга и способных оценивать, есть ли у кого-то болезнь Паркинсона, по ночному дыханию , то есть по характеру дыхания, возникающему во время сна. Нейронная сеть, обученная доктором философии Массачусетского технологического института. студент Южэ Ян и постдокторант Юань Юань также могут определять тяжесть чьей-либо болезни Паркинсона и отслеживать прогрессирование болезни с течением времени.
Ян и Юань являются соавторами новой статьи, описывающей работу, опубликованной сегодня в журнале Nature Medicine . Катаби, который также является филиалом Лаборатории информатики и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института и директором Центра беспроводных сетей и мобильных вычислений, является старшим автором. К ним присоединились 12 коллег из Университета Рутгерса, Медицинского центра Университета Рочестера, клиники Мэйо, Массачусетской больницы общего профиля и Колледжа здоровья и реабилитации Бостонского университета.
На протяжении многих лет исследователи изучали потенциал обнаружения болезни Паркинсона с помощью спинномозговой жидкости и нейровизуализации, но такие методы являются инвазивными, дорогостоящими и требуют доступа в специализированные медицинские центры, что делает их непригодными для частого тестирования, которое в противном случае могло бы обеспечить раннюю диагностику или постоянное отслеживание прогрессирование болезни.
Исследователи из Массачусетского технологического института продемонстрировали, что оценку болезни Паркинсона с помощью искусственного интеллекта можно проводить каждую ночь дома, пока человек спит и не прикасается к своему телу. Для этого команда разработала устройство, похожее на домашний Wi-Fi-роутер, но вместо предоставления доступа в Интернет устройство излучает радиосигналы , анализирует их отражение от окружающей среды и извлекает модели дыхания субъекта без каких-либо телесных повреждений. контакт. Затем сигнал дыхания передается в нейронную сеть для пассивной оценки болезни Паркинсона, и от пациента и лица, осуществляющего уход, не требуется никаких усилий.
«Связь между болезнью Паркинсона и дыханием была отмечена еще в 1817 году в работе доктора Джеймса Паркинсона. Это побудило нас рассмотреть возможность обнаружения болезни по дыханию, не глядя на движения», — говорит Катаби. «Некоторые медицинские исследования показали, что респираторные симптомы проявляются за годы до двигательных симптомов, а это означает, что признаки дыхания могут быть многообещающими для оценки риска до постановки диагноза болезни Паркинсона».
Болезнь Паркинсона — самое быстрорастущее неврологическое заболевание в мире, второе по распространенности неврологическое расстройство после болезни Альцгеймера. Только в Соединенных Штатах от него страдает более 1 миллиона человек, а ежегодное экономическое бремя составляет 51,9 миллиарда долларов. Устройство исследовательской группы было протестировано на 7687 человек, включая 757 пациентов с болезнью Паркинсона.
Катаби отмечает, что исследование имеет важные последствия для разработки лекарств от болезни Паркинсона и клинического лечения. «Что касается разработки лекарств, результаты могут позволить проводить клинические испытания со значительно меньшей продолжительностью и меньшим количеством участников, что в конечном итоге ускорит разработку новых методов лечения . , включая тех, кто живет в сельской местности , и тех, кто с трудом выходит из дома из-за ограниченной подвижности или когнитивных нарушений», — говорит она.
«У нас не было терапевтических прорывов в этом столетии, что позволяет предположить, что наши нынешние подходы к оценке новых методов лечения неоптимальны», — говорит Рэй Дорси, профессор неврологии в Университете Рочестера и специалист по болезни Паркинсона, который является соавтором статьи. Дорси добавляет, что это исследование, вероятно, является одним из крупнейших исследований сна, когда-либо проводившихся при болезни Паркинсона.
«У нас очень ограниченная информация о проявлениях болезни в их естественной среде, и устройство [Катаби] позволяет получить объективные, реальные оценки того, как люди себя чувствуют дома. Мне нравится проводить аналогию [с текущими оценками болезни Паркинсона] — это уличный фонарь ночью, и то, что мы видим из уличного фонаря, — это очень маленький сегмент… Полностью бесконтактный датчик [Катаби] помогает нам освещать темноту».