Não se perca: um novo método para diagnosticar demência

Para a pergunta "o que faz de você você?" alguém dirá família, trabalho, amigos, caráter, talentos, etc. Mas o mais universal para todas as opções é a nossa mente. É ele quem nos faz quem somos. No entanto, como qualquer outro órgão ou sistema do corpo humano, o cérebro não é eterno. Perder a mão é terrível, mas perder a cabeça é ainda pior, especialmente se a carreira de uma pessoa sempre foi baseada em atividade mental, ou seja, ele era um cientista, professor, escritor, filósofo etc. Processos cerebrais degenerativos, geralmente chamados de demência, são mais fáceis de tratar nos estágios iniciais de uma doença. Mas para isso, você precisa primeiro diagnosticar essa mesma demência, o que é uma tarefa muito difícil.

Hoje falaremos sobre a pesquisa de um novo método para diagnosticar demência usando aprendizado de máquina, análise visual / sonora e um interlocutor de diagnóstico virtual. Qual é a eficácia desse método e quais sintomas, antes desconhecidos, ele descobriu, aprendemos com o relatório dos cientistas. Vamos lá

Etiologia da demência

A definição de demência diz que é demência adquirida, expressa em uma diminuição na capacidade de uma pessoa de absorver novos conhecimentos, habilidades e informações, bem como no problema de usar conhecimentos, habilidades e informações adquiridas anteriormente.

Antes de tudo, vale a pena notar que a palavra "adquirida", isto é, esta doença, ou melhor, um grupo de doenças, não é congênita. Na maioria das vezes, a demência está associada aos idosos. Todos nós já ouvimos falar sobre doenças como a doença de Alzheimer, aterosclerose cerebral, menos frequentemente sobre a doença de Pick. Todas essas doenças terríveis pertencem à categoria de demência.


Imagens de ressonância magnética e ilustrações da diferença entre um cérebro saudável e a doença de Alzheimer: uma redução significativa no hipocampo, responsável pela formação de novas memórias; o enrugamento do córtex afeta negativamente as áreas responsáveis ​​pelo pensamento, planejamento e lembrança; ventrículos do cérebro estão aumentados.

Pessoas com demência esquecem quem são, não conseguem se lembrar nem dos eventos mais marcantes da vida, muitas vezes não se lembram do que aconteceu alguns minutos atrás. Seu comportamento às vezes é inadequado, irracional, às vezes se assemelha a um estado de delírio e até alucinações. Essa doença traz muita dor e problemas, não apenas ao próprio paciente, mas também aos parentes ao seu redor. A percepção de que a pessoa a quem você conheceu toda a sua vida como inteligente e perspicaz começa a se perder repentinamente é um fardo pesado. Não importa quanto tempo você gaste na recontagem de toda a biografia do paciente, na interpretação de como e como ela funciona, ele ainda a esquecerá, não depois de 5 minutos, e depois de uma hora.

Como prevenir a demência? A resposta para o absurdo é simples - levar um estilo de vida saudável. Maus hábitos, falta de atividade física normalizada e, o mais importante, aquecimento regular da mente tornam-se a base para o desenvolvimento de demência ao atingir a velhice. Obviamente, existem tipos de demência causados ​​por outras doenças ou lesões. Nessas situações, tudo também depende do tratamento principal da causa raiz, uma vez que a demência já se torna indireta, um tipo de sintoma forte.

Agora, o mundo científico presta muito mais atenção não ao tratamento da demência, mas à sua prevenção. Para fazer isso, você precisa identificar essa doença nos estágios iniciais de desenvolvimento. Quanto mais cedo for identificado, maior a probabilidade de interromper seu desenvolvimento no futuro. Existem muitos métodos de diagnóstico, e cada um serve para alguma coisa.

Os heróis da história de hoje são cientistas que decidiram usar a tecnologia de computadores para proteger e ajudar os médicos em uma tarefa tão difícil como diagnosticar os estágios iniciais da demência. Os métodos atuais de detecção da doença estão associados a exames de sangue, ressonância magnética, análise do líquido cefalorraquidiano e testes cognitivos realizados por equipes de especialistas. Funciona, mas é preciso muito tempo e dinheiro, que o paciente pode não ter.

Interlocutor virtual

Quando se trata de diagnosticar doenças que se manifestam em alterações verbais, lexicais e fisionômicas, um método importante é detectar essas anormalidades. Também é importante posicionar o paciente em diálogo com o diagnosticador. Quando esse diagnosticador é uma pessoa viva, não há muitos problemas, mas se o avatar do computador desempenha o papel de médico, certas características dos pacientes devem ser levadas em consideração.


A interface do programa de diagnóstico para demência.

Antes de tudo, vale a pena notar que o avatar foi baseado no programa MikuMikuDance - um editor de animação com o qual uma pessoa pode criar vídeos animados tridimensionais. Dado o país de origem deste estudo - Japão - o idioma deste programa também é japonês.

O sistema do interlocutor virtual é capaz de reconhecer fala, gerenciar diálogos, converter fala em texto e alterar o comportamento do avatar, adaptando-se aos sujeitos.

No processo de criação do sistema, participaram médicos praticantes, que aconselharam os programadores sobre alguns dos meandros de trabalhar com pessoas mais velhas, atuando como sujeitos deste estudo. Primeiro, a velocidade de fala do avatar foi ligeiramente reduzida para melhorar a percepção para 3,38 palavras por segundo. A tela exibe legendas (fonte gótica, tamanho da letra - 80), caso o sujeito tenha problemas com a percepção da fala oral (isso pode ser devido a sintomas de demência e problemas auditivos triviais). Além disso, o tom inicialmente alto da voz do avatar foi reduzido em 0,7%.

O avatar em si é um modelo tridimensional de uma jovem garota em um fundo bege sem nenhuma imagem, pois eles poderiam distrair os sujeitos do processo. Quando o sujeito pronuncia a frase, o avatar assente em resposta se ele a reconhece.

Etapas de diagnóstico

Existem 6 etapas no total, cada uma com sua própria tarefa (marcada com as letras a, b, c, d, e, f na imagem acima).

I. A apresentação ( a ), quando o sistema cumprimenta o sujeito do teste, indica seu nome e faz as seguintes perguntas:
Qual é o seu nome?
- quantos anos você tem?

Segundo os pesquisadores, esse diálogo introdutório, embora pequeno, ajuda a reduzir o estresse psicológico dos sujeitos e também apresenta a eles como esse sistema funciona.

II Rastreamento visual ( b ), quando um ponto preto aparece na tela, que o sujeito deve monitorar por dois minutos. Este teste permite analisar o atraso da reação.

III Leia ( c ) quando o teste de memória Wexler (WMS-R) é realizado. Um texto aparece na tela em que os assuntos são lidos em voz alta.

IV Perguntas comuns a todos ( d ), quando todas as disciplinas são feitas 3 perguntas: que dia é hoje (Q1), conte-nos algo sobre você (Q2) e como você chegou aqui, ou seja, ao local do teste (Q3).

V. Perguntas aleatórias ( f ) quando o avatar faz 5 perguntas que são selecionadas aleatoriamente pelo sistema dentre 13 pré-preparadas:

• Que estação é agora?
• Que ano é esse?
• Quem é o primeiro ministro do Japão?
• Você é canhoto ou destro?
• Você dorme bem?
• Qual é o seu apetite?
• Conte-nos sobre um evento recente que foi estressante para você.
• Por favor, conte-nos sobre Hibari Misora ​​(famoso cantor japonês).
• Por favor, conte-nos sobre Yujiro Ishihara (um famoso ator japonês).
• Conte-nos sobre Shigeo Nagashima (um famoso jogador de beisebol japonês).
• Qual é o seu hobby?
• Qual é a sua música favorita?
• Por favor, conte-nos sobre sua família.

VI Recontando ( f ) quando o sistema reproduz uma gravação na qual o psicólogo lê o texto e os sujeitos devem recontar a história.

Uma característica importante são as pausas que o sistema faz antes de fazer a seguinte pergunta: 10 s para perguntas simples com respostas curtas e 15 s para perguntas complexas. Para interações entre pessoas, essas pausas são bastante longas. No entanto, para o sistema reconhecer a fala mesmo com baixa amplitude, decidiu-se aplicar pausas mais longas.

Todo o processo de comunicação entre o sujeito e o avatar-diagnosticador foi gravado em uma câmera para posterior análise da imagem e do som (fisionomia e características de fala de cada sujeito).

Este estudo envolveu 33 sujeitos. 16 (12 homens e 4 mulheres) deles já têm confirmação clínica de demência, e os 17 restantes (13 homens e 4 mulheres) são saudáveis. Ambos os grupos passaram nos testes separadamente em salas diferentes.


Dados do sujeito. Marcas: AD - doença de Alzheimer; NPH - hidrocefalia de pressão normal; DLB - demência com corpos de Levi; MCI - comprometimento cognitivo leve.

A tabela acima contém um resumo de cada sujeito: presença / ausência de demência, idade, taxa de escolaridade, sexo, pontuação no MEEM (uma breve escala para avaliar o estado mental - um questionário de 30 perguntas) e o tempo gasto em um teste com um avatar de diagnóstico.

Além disso, quatro dos 33 participantes do estudo foram excluídos, uma vez que dois do grupo com o diagnóstico ainda não haviam sido confirmados clinicamente, e dois do grupo saudável obtiveram 22 e 23 pontos no MMSE, o que é menor que a aprovação.

O teste MMSE já é uma boa ajuda, pois seus resultados são mais consistentes com a presença ou ausência de diagnóstico nos indivíduos. A pontuação média de um grupo saudável é maior que a de um grupo com demência.

Os dados de áudio e vídeo resultantes foram executados através de um sistema de reconhecimento da presença ou ausência de sintomas de demência, que foi construído com base em dois algoritmos de aprendizado de máquina. Os principais modelos de classificadores foram a regressão logística e o método do vetor de suporte.

Os principais critérios para avaliar a condição do aço de teste:

• Lacuna - uma pausa entre a pergunta do avatar e a resposta do sujeito;
• F0cov - coeficiente de variação das expressões pronunciadas;
• Sorriso - um indicador do número de quadros no registro do assunto em que ele sorri;
• h1a3 - a diferença entre as amplitudes do primeiro harmônico (h1) e do terceiro formante (a3), que permite determinar a “qualidade” da voz;
• Poder - a amplitude da voz;
• Verbos - verbos usados ​​pelo sujeito;
• Corr. - correções durante a fala;
• Nº de pausas - o número de pausas entre as frases;
• Prop. de pausas - compartilhamento de pausas durante a resposta;
• Hesitações - coeficiente de incerteza durante a resposta;
• Tokens - tokens de fala (número da palavra);
• Substantivos - substantivos;
• AR - taxa de articulação;
• TTR - a proporção de palavras únicas e repetidas;
• Valor D - índice de diversidade.

Valor P (valor P) - nesse caso, quanto menor esse indicador, maior a diferença entre os resultados de dois grupos de sujeitos. O D de Cohen ou o tamanho do efeito mostra quão fortemente a influência de um critério ou de outro na formação do resultado final, ou seja, o diagnóstico. Tendência - mostra o vetor de tendência em um grupo com demência.



A tabela acima mostra o coeficiente de relação entre o indicador do critério “pausa” e o tipo de perguntas, bem como o valor P de um grupo saudável e um grupo com demência.

Como pode ser visto a partir desses dados, a pergunta mais simples para os indivíduos com demência foi: como você chegou aqui, isto é, ao local do teste? Isso se deve ao fato de que essas informações se referem aos eventos do passado recente.


Curva ROC para avaliar a qualidade da classificação por regressão logística e pelo método do vetor de suporte.

A precisão do diagnóstico do sistema com base na regressão logística foi de 79% e, com base nos vetores de referência - 83%.

Para um estudo mais detalhado do estudo, você pode ler o relatório dos cientistas.

Epílogo

Esses resultados indicam uma precisão bastante alta desse método incomum de diagnóstico, que combina o diálogo com um interlocutor virtual, análise sonora e visual e aprendizado de máquina.

Obviamente, pode haver uma reivindicação para este estudo. Portanto, muitos acreditam que o uso do valor P permite manipular os resultados das experiências, ajustando-os ao desejado, desacreditando-o. No entanto, os pesquisadores argumentam que seu trabalho é baseado em medições reais. Vamos torcer para que isso seja verdade. De fato, esses estudos, se realizados honestamente e com grande atenção, são de grande importância para a humanidade.

Estou escrevendo este artigo não tanto para compartilhar informações sobre o estudo acima, mas para o bem de outro anúncio, mas não supérfluo, do problema que geralmente é esquecido. Demência não é apenas “senilidade”, é um problema sério tanto para o próprio paciente quanto para seus parentes. Infelizmente, o problema da demência não é tão claramente discutido nos países do espaço pós-soviético. No entanto, concentrando-se no desenvolvimento de um método rápido, barato e eficaz para o diagnóstico preventivo de demência, a qualidade de vida de milhões de pessoas pode ser melhorada. Sem mencionar benefícios sociais. De fato, muitas pessoas com demência não são capazes apenas de fazer algo pela sociedade e / ou pelo menos pelos parentes, mas também querem isso. Mas, devido à doença, tornam-se reféns de sua própria mente, que, devido a uma combinação malsucedida de circunstâncias e fatores, não pode funcionar como antes. Uma pessoa cuja consciência retorna da inexistência apenas por um momento para perceber sua incapacidade de pensar normalmente e sentir esse horror, expressando-o nem mesmo verbalmente, mas apenas com um olhar - tal "visão" nos permite entender uma coisa - sem nosso cérebro somos apenas sacos de carne e ossos .

Não discutirei com o fato de que este material não é tão informativo quanto gostaríamos. Mas, repito, este estudo é apenas uma desculpa para expressar o pensamento de uma pessoa que enfrenta demência diretamente todos os dias. Como eu disse anteriormente - explicações, lembretes, lógica, dicas e outras coisas funcionam apenas com uma pessoa saudável. A demência tira a pessoa, não apenas a memória e a capacidade de pensar com sensibilidade, mas também a pessoa.

Portanto, direi brevemente - cuide de quem você ama, porque você nunca sabe quando pode perdê-los.

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