Разработан алгоритм ИИ, который обнаруживает редкие эпилептические припадки

Более 3,4 миллиона человек в США и 65 миллионов человек во всем мире страдают эпилепсией — неврологическим расстройством, поражающим нервную систему и вызывающим судороги.

У каждого 26-го человека в какой-то момент жизни развивается эпилепсия, а 1 из 1000 человек с эпилепсией ежегодно умирает неожиданной смертью.

Как и многие другие заболевания, лечение эпилепсии начинается с раннего выявления. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, 70% людей с эпилепсией могут жить без приступов, если их адекватно диагностировать и лечить.

На протяжении многих лет разрабатывались методы машинного обучения для обнаружения и классификации припадков по сигналам электроэнцефалографии (ЭЭГ), снимаемым с помощью электродов на мозге, в поисках взаимосвязей, слишком сложных для человека.

Однако эти системы с трудом обнаруживают редкие формы эпилептических припадков. Это связано с тем, что ИИ опирается на данные для изучения закономерностей и составления прогнозов, а недостаточное количество примеров более редких припадков ограничивает его возможности по выявлению менее распространенных случаев.

И вот теперь исследователи из Университета Южной Калифорнии разработали систему искусственного интеллекта, позволяющую выявлять эпилепсию путем анализа взаимодействия мозга, что улучшает диагностику редких и сложных случаев. Система, представленная на конференции Advances in Knowledge Discovery and Data Mining (PAKDD) в мае 2024 года, продемонстрировала улучшение на 12% по сравнению с современными моделями.

Интегрируя многочисленные источники информации, которые обычно игнорируются системами искусственного интеллекта при выявлении эпилепсии, включая положение электродов ЭЭГ и контролируемые ими области мозга, ИИ может выявить закономерности или особенности, указывающие на вероятность возникновения припадка. Эта техника также помогает системе получать точные результаты при меньшем количестве данных, даже в случае редких типов припадков, когда в обучающих данных может быть всего несколько примеров.

Обычно для самых простых случаев система искусственного интеллекта может сказать, был ли у кого-то припадок, поскольку это простая бинарная классификация, — говорит соавтор Сайрус Шахаби, профессор информатики, электротехники и пространственных наук.

Но есть и другие, более редкие типы припадков, которые не так просто классифицировать — существующие методы имеют низкую точность в этой задаче.

Возьмем, к примеру, атонические припадки — редкий тип припадков, который часто поражает детей и вызывает внезапную потерю мышечного контроля и коллапс. В этом случае система будет рассматривать пространственные отношения в областях мозга и определять приоритеты областей мозга, участвующих в контроле мышц, таких как моторная кора, базальные ганглии, мозжечок и ствол мозга, чтобы выявить паттерны активности, указывающие на атонические судороги.

В нашей системе есть пространственные отношения, семантика и описания каждой части мозга, — говорит ведущий автор работы Араш Хаджисафи, докторант факультета информатики под руководством Шахаби.

Вся эта информация используется для того, чтобы помочь модели определить соответствующие особенности данного типа припадка. Поэтому даже если вы подадите нейронной сети небольшое количество образцов, она все равно научится.

По словам исследователей, цель состоит не в том, чтобы заменить врачей, а в том, чтобы дополнить их знания в трудно выявляемых случаях. Пол Томпсон, нейробиолог и профессор неврологии Университета Южной Калифорнии, не принимавший участия в исследовании, считает, что это долгожданный прорыв, который может стать «переломным моментом» в клинической неврологии.

Понимание типов приступов имеет решающее значение для раннего лечения, но записи активности мозга чрезвычайно сложны, — говорит Томпсон.

Этот прорыв позволяет искусственному интеллекту выявлять закономерности, которые человеку было бы сложно определить, что делает эту задачу более простой, быстрой и надежной для клиницистов.

Исследователи надеются, что однажды технология будет включена в носимые датчики, которые будут передавать информацию на смартфон.

Припадки мозга случаются очень внезапно, поэтому раннее обнаружение припадков может спасти жизнь, — заключает Шахаби.

Система может подавать сигнал тревоги, если обнаружит какие-либо отклонения в мозговых волнах. Это открыло бы невероятные возможности для диагностики и лечения эпилепсии.

05.06.2024


Подписаться в Telegram



Здоровье

Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера

Учёные из Института биомедицинских иннова...

В университете Алабамы предложили не стигматизировать тучность
В университете Алабамы предложили не стигматизировать тучность

Предрассудки в отношении толстых людей пр...

NatureComm: ИИ помог ученым открыть опасный рак и способ его определения
NatureComm: ИИ помог ученым открыть опасный рак и способ его определения

Ученые из Университета Британской Колумби...

Obesity: Физическая активность по вечерам снижает уровень сахара в крови
Obesity: Физическая активность по вечерам снижает уровень сахара в крови

Согласно новому исследованию, опубликованному ...

Sleep: Умные термостаты помогут исследовать сон в домашних условиях
Sleep: Умные термостаты помогут исследовать сон в домашних условиях

Новое исследование, которое будет представлено...

Найдена связь между исцелением от апноэ и профилактикой разводов
Найдена связь между исцелением от апноэ и профилактикой разводов

Новое исследование, результаты которого будут ...

Nature Communications: Появилось новое объяснение, почему COVID сжигает легкие
Nature Communications: Появилось новое объяснение, почему COVID сжигает легкие

В некоторых тяжелых случаях COVID-19 легкие по...

Nature Biomedical Engineering: Рак можно лечить с помощью межклеточных посланий
Nature Biomedical Engineering: Рак можно лечить с помощью межклеточных посланий

Исследователям из Каролинского института ...

Nature Communications: Белки в крови находят рак на 7 лет раньше врачей
Nature Communications: Белки в крови находят рак на 7 лет раньше врачей

В ходе двух исследований, проведенных в О...

Nature Human Behavior: Мы запоминаем то, что не в силах объяснить
Nature Human Behavior: Мы запоминаем то, что не в силах объяснить

Человеческий мозг фильтрует поток впечатлений,...

Nature Microbiology: Неэффективность прививки от кори для кесарят выше в 2,6 раз
Nature Microbiology: Неэффективность прививки от кори для кесарят выше в 2,6 раз

Исследование Кембриджского университета, Велик...

Environmental and Molecular Mutagenesis: У пожарных повышен риск рака простаты
Environmental and Molecular Mutagenesis: У пожарных повышен риск рака простаты

У пожарных может быть повышенный риск развития...

ESCMID: Ученые разрабатывают иммунотерапию для борьбы с туберкулезом
ESCMID: Ученые разрабатывают иммунотерапию для борьбы с туберкулезом

Некоторые методы иммуноукрепляющей терапии уже...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
CSAA: Как восстановить мир в городе после конфликта — проблемы и перспективы
CSAA: Как восстановить мир в городе после конфликта — проблемы и перспективы
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
Новая технология фотоэлектрических модулей оптимизирована для городских условий
Новая технология фотоэлектрических модулей оптимизирована для городских условий
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
International Journal of Hydrogen Energy: К 2045 году будем летать на водороде
International Journal of Hydrogen Energy: К 2045 году будем летать на водороде
Вдохновились Дюной: Модификация скафандров позволит перерабатывать мочу в воду
Вдохновились Дюной: Модификация скафандров позволит перерабатывать мочу в воду
Cell: Впервые восстановлена трёхмерная структура хромосом шерстистого мамонта
Cell: Впервые восстановлена трёхмерная структура хромосом шерстистого мамонта
На Дне аграрной науки в Казанском ГАУ представили около 30 новых проектов
На Дне аграрной науки в Казанском ГАУ представили около 30 новых проектов
Инновационная поделка выпускника КНИТУ — плащ-невидимка для экстремальных условий
Инновационная поделка выпускника КНИТУ — плащ-невидимка для экстремальных условий
Лекарство от рака крови может повысить эффективность радиотерапии опухолей мозга
Лекарство от рака крови может повысить эффективность радиотерапии опухолей мозга
Гексагональные перовскиты — новое слово в технологии топливных элементов
Гексагональные перовскиты — новое слово в технологии топливных элементов
npj Precision Oncology: Урон для нервов при лечении рака груди можно предсказать
npj Precision Oncology: Урон для нервов при лечении рака груди можно предсказать
С помощью Уэбба ученые нашли потенциально обитаемый ледяной мир
С помощью Уэбба ученые нашли потенциально обитаемый ледяной мир

Новости компаний, релизы

Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Межсетевой экран защитит компьютерные системы от киберугроз
Университет МИСИС будет готовить специалистов в сфере квантовых технологий
Ученые ТПУ нашли эффективный способ создания вязких композиционных материалов для авиационной промышленности и машиностроени
Химики СПбГУ: схожие органические катализаторы ускоряют реакции противоположно друг другу