Jangan kehilangan diri Anda: metode baru untuk mendiagnosis demensia

Untuk pertanyaan "apa yang membuat Anda menjadi Anda?" seseorang akan mengatakan keluarga, pekerjaan, teman, karakter, bakat, dll. Tetapi yang paling universal untuk semua pilihan adalah pikiran kita. Dialah yang membuat kita menjadi siapa kita. Namun, seperti halnya organ atau sistem lain di dalam tubuh manusia, otaknya tidak abadi. Kehilangan tangan Anda memang mengerikan, tetapi kehilangan akal Anda bahkan lebih buruk, terutama jika karier seseorang selalu didasarkan pada aktivitas mental, yaitu, ia adalah seorang ilmuwan, guru, penulis, filsuf, dll. Proses otak degeneratif, sering disebut sebagai demensia, paling mudah diobati pada tahap awal suatu penyakit. Tetapi untuk ini, Anda harus terlebih dahulu mendiagnosis demensia yang sama ini, yang merupakan tugas yang sangat sulit.

Hari ini kita akan berbicara tentang meneliti metode baru untuk mendiagnosis demensia menggunakan pembelajaran mesin, analisis visual / suara, dan lawan diagnostik virtual. Seberapa efektif metode ini dan apa, yang sebelumnya tidak diketahui, gejala yang dia temukan, kita pelajari dari laporan para ilmuwan. Ayo pergi.

Etiologi demensia

Definisi demensia mengatakan bahwa demensia didapat, yang dinyatakan dalam penurunan kemampuan seseorang untuk menyerap pengetahuan, keterampilan, dan informasi baru, serta dalam masalah menggunakan pengetahuan, keterampilan, dan informasi yang sebelumnya didapat.

Pertama-tama, perlu dicatat kata "didapat", yaitu penyakit ini, atau lebih tepatnya sekelompok penyakit, bukan bawaan. Paling sering, demensia dikaitkan dengan orang tua. Kita semua telah mendengar tentang penyakit seperti penyakit Alzheimer, serebral atherosclerosis, lebih jarang tentang penyakit Pick. Semua penyakit mengerikan ini termasuk dalam kategori demensia.


Gambar MRI dan ilustrasi perbedaan antara otak yang sehat dan penyakit Alzheimer: pengurangan yang signifikan dalam hippocampus, yang bertanggung jawab untuk pembentukan ingatan baru; kerutan pada korteks berdampak negatif pada area yang bertanggung jawab untuk berpikir, merencanakan, dan mengingat; ventrikel otak membesar.

Orang dengan demensia lupa siapa mereka, tidak dapat mengingat bahkan peristiwa yang paling mencolok dalam hidup mereka, seringkali tidak ingat apa yang terjadi beberapa menit yang lalu. Perilaku mereka kadang-kadang tidak memadai, tidak rasional, kadang-kadang menyerupai keadaan delirium dan bahkan halusinasi. Penyakit ini membawa banyak kesedihan dan masalah tidak hanya untuk pasien itu sendiri, tetapi juga untuk kerabat di sekitarnya. Kesadaran bahwa orang yang Anda kenal seumur hidup sebagai orang yang cerdas dan berwawasan luas, tiba-tiba mulai kehilangan dirinya, ini adalah beban yang berat. Tidak peduli berapa banyak waktu yang Anda habiskan untuk menceritakan kembali seluruh biografi pasien, menafsirkan apa dan bagaimana cara kerjanya, ia masih akan melupakannya, tidak setelah 5 menit, jadi setelah satu jam.

Bagaimana cara mencegah demensia? Jawaban atas absurditasnya sederhana - untuk menjalani gaya hidup sehat. Kebiasaan buruk, kurangnya aktivitas fisik yang dinormalisasi, dan yang paling penting, pemanasan teratur untuk pikiran menjadi fondasi bagi perkembangan demensia ketika mencapai usia tua. Tentu saja, ada jenis demensia yang disebabkan oleh penyakit atau cedera lain. Dalam situasi seperti itu, semuanya juga tergantung pada perawatan utama dari penyebab utama, karena demensia menjadi tidak langsung, semacam gejala yang kuat.

Sekarang dunia ilmiah lebih memperhatikan bukan pada pengobatan demensia, tetapi pada pencegahannya. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengidentifikasi penyakit ini pada tahap awal pengembangan. Semakin cepat diidentifikasi, semakin besar kemungkinan untuk menghentikan perkembangannya di masa depan. Ada banyak metode diagnostik, dan masing-masing baik untuk sesuatu.

Pahlawan sejarah saat ini adalah para ilmuwan yang memutuskan untuk menggunakan teknologi komputer untuk melindungi dan membantu dokter dalam tugas yang sulit seperti mendiagnosis tahap awal demensia. Metode saat ini untuk mendeteksi penyakit terkait dengan tes darah, MRI, analisis cairan serebrospinal dan tes kognitif yang dilakukan oleh tim spesialis. Ini bekerja, tetapi membutuhkan banyak waktu dan uang, yang mungkin tidak dimiliki pasien.

Pembicara Virtual

Ketika datang untuk mendiagnosis penyakit yang memanifestasikan diri dalam perubahan verbal, leksikal, dan fisiognomik, metode penting adalah untuk menangkap kelainan ini. Penting juga untuk menempatkan pasien dalam dialog dengan dokter diagnosa. Ketika diagnosa ini adalah orang yang hidup, tidak ada begitu banyak masalah, tetapi jika avatar komputer berperan sebagai dokter, maka karakteristik tertentu dari pasien harus diperhitungkan.


Antarmuka program diagnostik untuk demensia.

Pertama-tama, perlu dicatat bahwa avatar didasarkan pada program MikuMikuDance - editor animasi yang dengannya seseorang dapat membuat video animasi tiga dimensi. Mengingat negara asal studi ini - Jepang - bahasa program ini juga bahasa Jepang.

Sistem lawan bicara virtual mampu mengenali ucapan, mengelola dialog, mengubah ucapan menjadi teks dan mengubah perilaku avatar, beradaptasi dengan subjek.

Dalam proses menciptakan sistem, dokter praktek berpartisipasi, yang menyarankan programmer pada beberapa seluk-beluk bekerja dengan orang tua yang bertindak sebagai subjek dalam penelitian ini. Pertama, kecepatan bicara avatar sedikit berkurang untuk meningkatkan persepsi menjadi 3,38 kata per detik. Layar menampilkan subtitle (font Gothic, ukuran huruf - 80) jika subjek memiliki masalah dengan persepsi pembicaraan lisan (ini mungkin disebabkan oleh kedua gejala demensia dan masalah pendengaran yang sepele). Juga, nada awalnya tinggi dari suara avatar diturunkan sebesar 0,7%.

Avatar itu sendiri adalah model tiga dimensi seorang gadis muda dengan latar belakang krem ​​tanpa gambar, karena mereka dapat mengalihkan perhatian subjek dari proses. Saat subjek mengucapkan frasa, avatar mengangguk sebagai respons jika ia mengenalinya.

Langkah diagnostik

Ada 6 tahap secara total, yang masing-masing memiliki tugasnya sendiri (ditandai dengan huruf a, b, c, d, e, f pada gambar di atas).

I. Presentasi ( a ), ketika sistem menyapa subjek uji, menyatakan namanya dan menanyakan pertanyaan-pertanyaan berikut:
- Siapa namamu?
- Berapa umurmu?

Menurut para peneliti, meskipun dialog pengantar kecil ini membantu mengurangi tekanan psikologis subjek, dan juga memperkenalkan mereka pada cara kerja sistem ini.

II Pelacakan visual ( b ), ketika titik hitam muncul di layar, yang harus dipantau subjek selama dua menit. Tes ini memungkinkan Anda untuk menganalisis keterlambatan reaksi.

III. Baca ( c ) saat tes memori Wexler (WMS-R) dilakukan. Sebuah teks muncul di layar yang subjek baca dengan keras.

IV. Pertanyaan umum untuk semua orang ( d ), ketika semua subjek ditanya 3 pertanyaan: hari apa (Q1), beri tahu kami sesuatu tentang diri Anda (Q2) dan bagaimana Anda sampai di sini, yaitu, ke tempat tes (Q3).

V. Pertanyaan acak ( f ) ketika avatar menanyakan 5 pertanyaan yang dipilih secara acak oleh sistem dari 13 pertanyaan yang sudah disiapkan:

• Musim apa sekarang?
• Tahun berapa ini?
• Siapakah perdana menteri Jepang?
• Apakah Anda kidal atau kidal?
• Apakah kamu tidur nyenyak?
• Apa nafsu makanmu?
• Tolong beritahu kami tentang acara terbaru yang membuat Anda stres.
• Tolong beritahu kami tentang Hibari Misora ​​(penyanyi Jepang terkenal).
• Tolong beritahu kami tentang Yujiro Ishihara (aktor Jepang yang terkenal).
• Tolong beritahu kami tentang Shigeo Nagashima (pemain baseball Jepang yang terkenal).
• Apa hobimu?
• Apa lagu favoritmu?
• Tolong beri tahu kami tentang keluarga Anda.

VI. Menceritakan kembali ( f ) ketika sistem memainkan rekaman di mana psikolog membaca teks dan subjek harus menceritakan kembali cerita.

Fitur penting adalah jeda yang dibuat sistem sebelum mengajukan pertanyaan berikut: 10 detik untuk pertanyaan sederhana dengan jawaban singkat dan 15 detik untuk pertanyaan kompleks. Untuk interaksi antar orang, jeda seperti itu cukup panjang. Namun, agar sistem dapat mengenali ucapan bahkan dengan amplitudo rendah, diputuskan untuk menerapkan jeda yang lebih lama.

Seluruh proses komunikasi antara subjek dan avatar-diagnostik direkam pada kamera untuk analisis lebih lanjut dari gambar dan suara (fisiognomi dan karakteristik bicara dari masing-masing subjek).

Penelitian ini melibatkan 33 subjek. 16 (12 pria dan 4 wanita) di antaranya sudah memiliki konfirmasi klinis demensia, dan sisanya 17 (13 pria dan 4 wanita) sehat. Kedua kelompok lulus tes secara terpisah dari satu sama lain di ruangan yang berbeda.


Data subjek. Tanda: AD - Penyakit Alzheimer; NPH - hidrosefalus tekanan normal; DLB - demensia dengan tubuh Lewi; MCI - gangguan kognitif ringan.

Tabel di atas berisi ringkasan dari setiap mata pelajaran: ada / tidaknya demensia, usia, tingkat pendidikan, jenis kelamin, skor MMSE (skala singkat untuk menilai status mental - kuesioner 30 pertanyaan) dan waktu yang dihabiskan untuk tes dengan avatar diagnostik.

Lebih lanjut, empat dari 33 peserta dalam penelitian dikeluarkan, karena dua dari kelompok dengan diagnosis belum dikonfirmasi secara klinis, dan dua dari kelompok sehat mencetak 22 dan 23 poin pada MMSE, yang lebih rendah daripada yang lewat.

Tes MMSE sudah merupakan bantuan yang baik, karena hasilnya lebih konsisten dengan ada atau tidak adanya diagnosis pada subjek. Skor rata-rata kelompok sehat lebih tinggi daripada kelompok dengan demensia.

Data audio dan video yang dihasilkan dijalankan melalui sistem pengenalan untuk ada atau tidak adanya gejala demensia, yang dibangun berdasarkan dua algoritma pembelajaran mesin. Model utama dari pengklasifikasi adalah regresi logistik dan metode vektor dukungan.

Kriteria utama untuk menilai kondisi baja uji:

• Gap - jeda antara pertanyaan avatar dan jawaban subjek;
• F0cov - koefisien variasi ucapan yang diucapkan;
• Senyum - indikator jumlah bingkai dalam catatan subjek tempat dia tersenyum;
• h1a3 - perbedaan antara amplitudo harmonik pertama (h1) dan forman ketiga (a3), yang memungkinkan untuk menentukan "kualitas" suara;
• Power - amplitudo suara;
• Kata kerja - kata kerja yang digunakan oleh subjek;
• Kor. - koreksi saat berbicara;
• # of jeda - jumlah jeda di antara kalimat;
• Prop. of jeda - bagian jeda selama respons;
• Keraguan - koefisien ketidakpastian selama respons;
• Token - token ucapan (nomor kata);
• Kata benda - kata benda;
• AR - tingkat artikulasi;
• TTR - rasio kata-kata unik dan yang berulang;
• Nilai D - indeks keanekaragaman.

Nilai-P (nilai-P) - dalam hal ini, semakin rendah indikator ini, semakin besar perbedaan antara hasil dua kelompok subjek. Cohen D atau ukuran efeknya menunjukkan seberapa kuat pengaruh dari satu kriteria atau lainnya pada pembentukan hasil akhir, yaitu diagnosis. Tren - menunjukkan vektor tren dalam grup dengan demensia.



Tabel di atas menunjukkan koefisien hubungan antara indikator kriteria "jeda" dan jenis pertanyaan, serta nilai-P dari kelompok sehat dan kelompok dengan demensia.

Seperti dapat dilihat dari data ini, pertanyaan paling sederhana untuk subjek dengan demensia adalah - bagaimana Anda sampai di sini, yaitu, ke tempat tes? Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa informasi ini merujuk pada peristiwa di masa lalu.


Kurva ROC untuk menilai kualitas klasifikasi dengan regresi logistik dan metode vektor dukungan.

Keakuratan diagnostik sistem berdasarkan regresi logistik adalah 79%, dan berdasarkan vektor referensi - 83%.

Untuk studi yang lebih rinci dari studi ini, Anda dapat membaca laporan para ilmuwan.

Epilog

Hasil ini menunjukkan akurasi yang cukup tinggi dari metode diagnostik yang tidak biasa ini, yang menggabungkan dialog dengan lawan bicara virtual, analisis suara dan visual, dan pembelajaran mesin.

Tentu saja, mungkin ada klaim untuk penelitian ini. Jadi, banyak yang percaya bahwa menggunakan nilai-P memungkinkan Anda untuk memanipulasi hasil percobaan, menyesuaikannya dengan yang diinginkan, sehingga mendiskreditkannya. Namun, para peneliti berpendapat bahwa pekerjaan mereka didasarkan pada pengukuran nyata. Mari berharap ini benar. Memang, studi semacam itu, jika dilakukan dengan jujur ​​dan dengan perhatian besar, sangat penting bagi kemanusiaan.

Saya menulis artikel ini bukan untuk berbagi informasi mengenai studi di atas, tetapi demi satu lagi, tetapi tidak berlebihan, pengumuman masalah yang sering diabaikan. Demensia bukan hanya "kepikunan", ini adalah masalah serius bagi pasien itu sendiri dan bagi keluarganya. Sayangnya, masalah demensia tidak begitu jelas dibahas di negara-negara ruang pasca-Soviet. Namun, dengan berfokus pada pengembangan metode yang cepat, murah dan efektif untuk diagnosis pencegahan demensia, kualitas hidup jutaan orang dapat ditingkatkan. Belum lagi manfaat sosial. Memang, banyak penderita demensia tidak hanya mampu melakukan sesuatu untuk masyarakat dan / atau setidaknya untuk kerabat mereka, tetapi juga menginginkan ini. Tetapi karena sakit, mereka menjadi sandera dari pikiran mereka sendiri, yang, karena kombinasi keadaan dan faktor yang tidak berhasil, tidak dapat berfungsi seperti sebelumnya. Seseorang yang kesadarannya kembali dari ketiadaan hanya sesaat untuk menyadari ketidakmampuannya untuk berpikir secara normal dan merasakan kengerian ini, mengungkapkannya bahkan tidak secara verbal, tetapi hanya dengan tatapan - "pemandangan" seperti itu memungkinkan kita untuk memahami satu hal - tanpa otak kita hanyalah sekumpulan daging dan tulang .

Saya tidak akan berdebat dengan fakta bahwa materi ini tidak informatif seperti yang kita inginkan. Tapi, saya ulangi, penelitian ini hanyalah alasan untuk mengekspresikan pemikiran seseorang yang secara langsung menghadapi demensia setiap hari. Seperti yang saya katakan sebelumnya - penjelasan, pengingat, logika, tip dan hal-hal lain hanya bekerja dengan orang yang sehat. Demensia mengambil dari seseorang tidak hanya ingatan dan kemampuan untuk berpikir secara masuk akal, itu mengambil dari seseorang sendiri.

Karena itu, saya akan mengatakan secara singkat - jaga orang-orang yang Anda cintai, karena Anda tidak pernah tahu kapan Anda bisa kehilangan mereka.

Terima kasih telah tinggal bersama kami. Apakah Anda suka artikel kami? Ingin melihat materi yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikannya kepada teman-teman Anda, diskon 30% untuk pengguna Habr pada analog unik dari server entry-level yang kami temukan untuk Anda: Seluruh kebenaran tentang VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps dari $ 20 atau bagaimana membagi server? (pilihan tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps hingga Desember secara gratis ketika membayar untuk jangka waktu enam bulan, Anda dapat memesan di sini .

Dell R730xd 2 kali lebih murah? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 249 di Belanda dan Amerika Serikat! Baca tentang Cara Membangun Infrastruktur kelas menggunakan server Dell R730xd E5-2650 v4 seharga 9.000 euro untuk satu sen?