Verlieren Sie sich nicht: eine neue Methode zur Diagnose von Demenz

Auf die Frage "Was macht dich aus?" Jemand sagt Familie, Arbeit, Freunde, Charakter, Talente usw. Aber das Universellste für alle Optionen ist unser Verstand. Er macht uns zu dem, was wir sind. Wie jedes andere Organ oder System im menschlichen Körper ist das Gehirn jedoch nicht ewig. Ihre Hand zu verlieren ist schrecklich, aber Ihren Verstand zu verlieren ist noch schlimmer, besonders wenn die Karriere einer Person immer auf geistiger Aktivität beruhte, dh sie war Wissenschaftler, Lehrer, Schriftsteller, Philosoph usw. Degenerative Gehirnprozesse, oft als Demenz bezeichnet, sind im Frühstadium einer Krankheit am einfachsten zu behandeln. Dafür müssen Sie jedoch zuerst dieselbe Demenz diagnostizieren, was eine sehr schwierige Aufgabe ist.

Heute werden wir über die Erforschung einer neuen Methode zur Diagnose von Demenz mithilfe von maschinellem Lernen, visueller / akustischer Analyse und einem virtuellen diagnostischen Gesprächspartner sprechen. Wie effektiv diese Methode ist und welche bisher unbekannten Symptome er gefunden hat, erfahren wir aus dem Bericht von Wissenschaftlern. Lass uns gehen.

Ätiologie der Demenz

Die Definition von Demenz besagt, dass es sich um erworbene Demenz handelt, was sich in einer Abnahme der Fähigkeit einer Person zur Aufnahme neuer Kenntnisse, Fähigkeiten und Informationen sowie in dem Problem der Verwendung zuvor erworbener Kenntnisse, Fähigkeiten und Informationen äußert.

Zuallererst ist das Wort "erworben" erwähnenswert, dh diese Krankheit oder vielmehr eine Gruppe von Krankheiten ist nicht angeboren. Demenz ist meistens mit älteren Menschen verbunden. Wir haben alle von Krankheiten wie Alzheimer, zerebraler Atherosklerose und seltener von Pick-Krankheit gehört. Alle diese schrecklichen Krankheiten gehören zur Kategorie der Demenz.


MRT-Bilder und Abbildungen des Unterschieds zwischen einem gesunden Gehirn und der Alzheimer-Krankheit: eine signifikante Reduktion des Hippocampus, der für die Bildung neuer Erinnerungen verantwortlich ist; Faltenbildung des Kortex wirkt sich negativ auf die Bereiche aus, die für das Denken, Planen und Erinnern verantwortlich sind. Ventrikel des Gehirns sind vergrößert.

Menschen mit Demenz vergessen, wer sie sind, können sich nicht einmal an die auffälligsten Ereignisse in ihrem Leben erinnern, erinnern sich oft nicht daran, was vor ein paar Minuten passiert ist. Ihr Verhalten ist manchmal unangemessen, irrational, manchmal ähnelt es einem Delirium und sogar Halluzinationen. Diese Krankheit bringt nicht nur dem Patienten selbst, sondern auch den Angehörigen um ihn herum viel Kummer und Probleme. Die Erkenntnis, dass die Person, die Sie Ihr ganzes Leben lang als klug und aufschlussreich gekannt haben, plötzlich beginnt, sich selbst zu verlieren, ist eine schwere Belastung. Egal wie viel Zeit Sie damit verbringen, die gesamte Biografie des Patienten nacherzählen, zu interpretieren, was und wie es funktioniert, er wird es immer noch vergessen, nicht nach 5 Minuten, also nach einer Stunde.

Wie kann man Demenz vorbeugen? Die Antwort auf die Absurdität ist einfach - einen gesunden Lebensstil zu führen. Schlechte Gewohnheiten, mangelnde normalisierte körperliche Aktivität und vor allem regelmäßige Aufwärmübungen des Geistes werden zur Grundlage für die Entwicklung von Demenz im Alter. Natürlich gibt es Arten von Demenz, die durch andere Krankheiten oder Verletzungen verursacht werden. In solchen Situationen hängt alles auch von der Hauptbehandlung der Grundursache ab, da Demenz bereits indirekt wird, eine Art starkes Symptom.

Jetzt widmet die wissenschaftliche Welt nicht mehr der Behandlung von Demenz, sondern ihrer Prävention. Dazu müssen Sie diese Krankheit in einem sehr frühen Entwicklungsstadium identifizieren. Je früher es identifiziert wird, desto wahrscheinlicher ist es, dass es seine Entwicklung in Zukunft stoppt. Es gibt viele Diagnosemethoden, und jede ist für etwas gut.

Die Helden der heutigen Geschichte sind Wissenschaftler, die sich für den Einsatz von Computertechnologie entschieden haben, um Ärzte bei einer so schwierigen Aufgabe wie der Diagnose der frühen Stadien der Demenz abzusichern und ihnen zu helfen. Gegenwärtige Methoden zum Nachweis der Krankheit sind mit Blutuntersuchungen, MRT, Analyse der Liquor cerebrospinalis und kognitiven Tests verbunden, die von Spezialistenteams durchgeführt werden. Es funktioniert, aber es kostet viel Zeit und Geld, die der Patient möglicherweise nicht hat.

Virtueller Gesprächspartner

Wenn es darum geht, Krankheiten zu diagnostizieren, die sich in verbalen, lexikalischen und physiognomischen Veränderungen manifestieren, ist es eine wichtige Methode, diese Anomalien zu erkennen. Es ist auch wichtig, den Patienten im Dialog mit dem Diagnostiker zu positionieren. Wenn dieser Diagnostiker eine lebende Person ist, gibt es nicht so viele Probleme, aber wenn der Computeravatar die Rolle eines Arztes spielt, müssen bestimmte Merkmale der Patienten berücksichtigt werden.


Die Schnittstelle des Diagnoseprogramms für Demenz.

Zunächst ist anzumerken, dass der Avatar auf dem MikuMikuDance-Programm basiert - einem Animationseditor, mit dem eine Person dreidimensionale animierte Videos erstellen kann. In Anbetracht des Herkunftslandes dieser Studie - Japan - ist die Sprache dieses Programms auch Japanisch.

Das System des virtuellen Gesprächspartners ist in der Lage, Sprache zu erkennen, Dialoge zu verwalten, Sprache in Text umzuwandeln und das Verhalten des Avatars zu ändern, indem es sich an die Themen anpasst.

An der Erstellung des Systems nahmen praktizierende Ärzte teil, die Programmierer in einigen der Komplikationen der Arbeit mit älteren Menschen berieten, die als Probanden in dieser Studie fungierten. Erstens wurde die Sprachgeschwindigkeit des Avatars leicht reduziert, um die Wahrnehmung auf 3,38 Wörter pro Sekunde zu verbessern. Auf dem Bildschirm werden Untertitel (Schriftart Gothic, Buchstabengröße - 80) angezeigt, falls das Motiv Probleme mit der Wahrnehmung der mündlichen Sprache hat (dies kann sowohl auf Demenzsymptome als auch auf geringfügige Hörprobleme zurückzuführen sein). Auch der anfänglich hohe Ton der Avatar-Stimme wurde um 0,7% gesenkt.

Der Avatar selbst ist ein dreidimensionales Modell eines jungen Mädchens auf einem beigen Hintergrund ohne Bilder, da sie die Probanden vom Prozess ablenken könnten. Wenn das Subjekt die Phrase ausspricht, nickt der Avatar als Antwort, wenn er sie erkennt.

Diagnoseschritte

Insgesamt gibt es 6 Stufen, von denen jede ihre eigene Aufgabe hat (im obigen Bild mit den Buchstaben a, b, c, d, e, f gekennzeichnet).

I. Präsentation ( a ), wenn das System die Testperson begrüßt, gibt ihren Namen an und stellt die folgenden Fragen:
- Wie heißen Sie?
- Wie alt bist du, wie alt sind Sie?

Laut den Forschern trägt dieser wenn auch kleine Einführungsdialog dazu bei, den psychischen Stress der Probanden zu verringern, und führt sie auch in die Funktionsweise dieses Systems ein.

II. Visuelle Verfolgung ( b ), wenn ein schwarzer Punkt auf dem Bildschirm angezeigt wird, den das Motiv zwei Minuten lang überwachen muss. Mit diesem Test können Sie die Reaktionsverzögerung analysieren.

III. Lesen Sie ( c ), wenn der Wexler-Speichertest (WMS-R) durchgeführt wird. Auf dem Bildschirm wird ein Text angezeigt, den die Probanden vorlesen.

IV. Gemeinsame Fragen für alle ( d ) Wenn allen Probanden drei Fragen gestellt werden: Welcher Tag ist heute (Q1), erzählen Sie uns etwas über sich selbst (Q2) und wie Sie hierher gekommen sind, dh zum Ort des Tests (Q3).

V. Zufällige Fragen ( f ), wenn der Avatar 5 Fragen stellt, die vom System zufällig aus 13 vorbereiteten Fragen ausgewählt werden:

• Welche Jahreszeit ist es jetzt?
• Welches Jahr ist es?
• Wer ist der japanische Premierminister?
• Sind Sie Linkshänder oder Rechtshänder?
• Schläfst du gut
• Was ist dein Appetit?
• Bitte erzählen Sie uns von einem kürzlich für Sie stressigen Ereignis.
• Bitte erzählen Sie uns etwas über Hibari Misora ​​(berühmte japanische Sängerin).
• Bitte erzählen Sie uns etwas über Yujiro Ishihara (einen berühmten japanischen Schauspieler).
• Bitte erzählen Sie uns etwas über Shigeo Nagashima (einen berühmten japanischen Baseballspieler).
• Was ist dein Hobby?
• Was ist dein Lieblingslied?
• Bitte erzählen Sie uns etwas über Ihre Familie.

VI. Nacherzählen ( f ), wenn das System eine Aufzeichnung abspielt, auf der der Psychologe den Text liest und die Probanden die Geschichte nacherzählen müssen.

Ein wichtiges Merkmal sind die Pausen, die das System macht, bevor die folgende Frage gestellt wird: 10 s für einfache Fragen mit kurzen Antworten und 15 s für komplexe Fragen. Für Interaktionen zwischen Menschen sind solche Pausen ziemlich lang. Damit das System Sprache auch mit geringer Amplitude erkennen kann, wurde beschlossen, längere Pausen einzulegen.

Der gesamte Kommunikationsprozess zwischen dem Subjekt und dem Avatar-Diagnostiker wurde zur weiteren Analyse von Bild und Ton (Physiognomie und Spracheigenschaften jedes Subjekts) auf einer Kamera aufgezeichnet.

Diese Studie umfasste 33 Probanden. 16 (12 Männer und 4 Frauen) von ihnen haben bereits eine klinische Bestätigung der Demenz und die restlichen 17 (13 Männer und 4 Frauen) sind gesund. Beide Gruppen haben die Tests in verschiedenen Räumen getrennt voneinander bestanden.


Betreffdaten. Markierungen: AD - Alzheimer-Krankheit; NPH - Normaldruckhydrozephalus; DLB - Demenz mit Levi-Körpern; MCI - leichte kognitive Beeinträchtigung.

Die obige Tabelle enthält eine Zusammenfassung der einzelnen Themen: Vorhandensein / Nichtvorhandensein von Demenz, Alter, Bildungsrate, Geschlecht, MMSE-Score (eine kurze Skala zur Beurteilung des mentalen Status - ein Fragebogen mit 30 Fragen) und die Zeit, die für einen Test mit einem diagnostischen Avatar aufgewendet wurde.

Ferner wurden vier der 33 Studienteilnehmer ausgeschlossen, da zwei aus der Gruppe mit der Diagnose noch nicht klinisch bestätigt worden waren und zwei aus der gesunden Gruppe 22 und 23 Punkte durch MMSE erzielten, was niedriger ist als das Bestehen.

Der MMSE-Test ist bereits eine gute Hilfe, da seine Ergebnisse eher mit dem Vorhandensein oder Fehlen einer Diagnose bei Probanden übereinstimmen. Die durchschnittliche Punktzahl einer gesunden Gruppe ist höher als die einer Gruppe mit Demenz.

Die resultierenden Audio- und Videodaten wurden durch ein Erkennungssystem für das Vorhandensein oder Fehlen von Demenzsymptomen geleitet, das auf der Grundlage von zwei Algorithmen für maschinelles Lernen erstellt wurde. Die Hauptmodelle der Klassifikatoren waren die logistische Regression und die Support-Vektor-Methode.

Die Hauptkriterien für die Beurteilung des Zustands des Prüfstahls:

• Lücke - eine Pause zwischen der Frage des Avatars und der Antwort des Subjekts;
• F0cov - Variationskoeffizient ausgeprägter Äußerungen;
• Lächeln - ein Indikator für die Anzahl der Bilder in der Aufzeichnung des Motivs, über das er lächelt;
• h1a3 - die Differenz zwischen den Amplituden der ersten Harmonischen (h1) und des dritten Formanten (a3), mit der die „Qualität“ der Stimme bestimmt werden kann;
• Kraft - die Amplitude der Stimme;
• Verben - vom Subjekt verwendete Verben;
• Corr. - Korrekturen während des Sprechens;
• Anzahl der Pausen - die Anzahl der Pausen zwischen Sätzen;
• Prop. Anzahl der Pausen - Anteil der Pausen während der Antwort;
• Zögern - Unsicherheitskoeffizient während der Reaktion;
• Token - Sprachtoken (Wortnummer);
• Substantive - Substantive;
• AR - Artikulationsrate;
• TTR - das Verhältnis von eindeutigen und sich wiederholenden Wörtern;
• D-Wert - Index der Vielfalt.

P-Wert (P-Wert) - In diesem Fall ist der Unterschied zwischen den Ergebnissen zweier Gruppen von Probanden umso größer, je niedriger dieser Indikator ist. Cohens D oder die Größe des Effekts zeigt, wie stark der Einfluss des einen oder anderen Kriteriums auf die Bildung des Endergebnisses, dh der Diagnose, ist. Trend - Zeigt den Trendvektor in einer Gruppe mit Demenz an.



Die obige Tabelle zeigt den Beziehungskoeffizienten zwischen dem Indikatorkriterium „Pause“ und der Art der Fragen sowie den P-Wert einer gesunden Gruppe und einer Gruppe mit Demenz.

Wie aus diesen Daten hervorgeht, war die einfachste Frage für Patienten mit Demenz: Wie sind Sie hierher gekommen, dh zum Ort des Tests? Dies liegt daran, dass sich diese Informationen auf Ereignisse der jüngeren Vergangenheit beziehen.


ROC-Kurve zur Beurteilung der Qualität der Klassifizierung durch logistische Regression und die Support-Vektor-Methode.

Die Genauigkeit der Systemdiagnose basierend auf der logistischen Regression betrug 79% und auf der Basis von Referenzvektoren - 83%.

Für eine detailliertere Studie der Studie können Sie den Bericht von Wissenschaftlern lesen.

Nachwort

Diese Ergebnisse weisen auf eine ziemlich hohe Genauigkeit dieser ungewöhnlichen Diagnosemethode hin, die Dialog mit einem virtuellen Gesprächspartner, Ton- und Bildanalyse und maschinelles Lernen kombiniert.

Natürlich kann es einen Anspruch auf diese Studie geben. Viele glauben daher, dass Sie mit dem P-Wert die Ergebnisse von Experimenten manipulieren, an die gewünschten anpassen und dadurch diskreditieren können. Forscher argumentieren jedoch, dass ihre Arbeit auf realen Messungen basiert. Hoffen wir, dass dies wahr ist. In der Tat sind solche Studien, wenn sie ehrlich und mit großer Aufmerksamkeit durchgeführt werden, von großer Bedeutung für die Menschheit.

Ich schreibe diesen Artikel nicht so sehr, um Informationen über die obige Studie auszutauschen, sondern um eine weitere, aber nicht überflüssige Ankündigung des Problems zu machen, die oft übersehen wird. Demenz ist nicht nur „Senilität“, sondern ein ernstes Problem sowohl für den Patienten selbst als auch für seine Angehörigen. Leider wird das Problem der Demenz in den Ländern des postsowjetischen Raums nicht so klar diskutiert. Durch die Konzentration auf die Entwicklung einer schnellen, kostengünstigen und wirksamen Methode zur vorbeugenden Diagnose von Demenz kann jedoch die Lebensqualität von Millionen von Menschen verbessert werden. Ganz zu schweigen von Sozialleistungen. In der Tat können viele Menschen mit Demenz nicht nur etwas für die Gesellschaft und / oder zumindest für ihre Verwandten tun, sondern wollen dies auch. Aber aufgrund von Krankheit werden sie zu Geiseln ihres eigenen Geistes, die aufgrund einer erfolglosen Kombination von Umständen und Faktoren nicht mehr so ​​funktionieren können wie zuvor. Eine Person, deren Bewusstsein nur für einen Moment aus der Nichtexistenz zurückkehrt, um ihre Unfähigkeit zu erkennen, normal zu denken und dieses Grauen zu fühlen, und es nicht einmal verbal auszudrücken, sondern nur mit einem Blick - ein solcher „Anblick“ ermöglicht es uns, eine Sache zu verstehen - ohne unser Gehirn sind wir nur Säcke mit Fleisch und Knochen .

Ich werde nicht damit argumentieren, dass dieses Material nicht so informativ ist, wie wir es gerne hätten. Aber ich wiederhole, diese Studie ist nur eine Ausrede, um den Gedanken einer Person auszudrücken, die jeden Tag direkt mit Demenz konfrontiert ist. Wie ich bereits sagte - Erklärungen, Erinnerungen, Logik, Tipps und andere Dinge funktionieren nur mit einer gesunden Person. Demenz nimmt einer Person nicht nur das Gedächtnis und die Fähigkeit, vernünftig zu denken, sondern auch die Person selbst.

Deshalb werde ich kurz sagen - pass auf die auf, die du liebst, weil du nie weißt, wann du sie verlieren kannst.

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