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

ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака

Исследование Университета Кертина показало, чт...

Tobacco Control: Пора бить тревогу из-за вейпов со встроенными играми
Tobacco Control: Пора бить тревогу из-за вейпов со встроенными играми

Учёные из Калифорнийского университета в&...

Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа

Сотрудники Орегонского университета здоровья и...

Royal Society Open Science: Интенсивное животноводство приведет к пандемиям
Royal Society Open Science: Интенсивное животноводство приведет к пандемиям

Индустриальное сельское хозяйство снижает риск...

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 ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче
Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры
Как музыка влияет на эмоции дошкольников: открытие психологов МГУ
Как музыка влияет на эмоции дошкольников: открытие психологов МГУ
Исследование МГПУ объясняет, как справиться с одиночеством в мегаполисе
Исследование МГПУ объясняет, как справиться с одиночеством в мегаполисе
Студент из Владивостока придумал товарные ценники на основе электронных чернил
Студент из Владивостока придумал товарные ценники на основе электронных чернил
Microgravity: Полет на Марс может не состояться из-за просроченных лекарств
Microgravity: Полет на Марс может не состояться из-за просроченных лекарств
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов

Новости компаний, релизы

40% профессионалов предпочитают работать удаленно с дачи
Гидрологи СПбГУ первыми в мире показали, что распределение микропластика в водах Ладожского озера зависит от температурного ...
Ученые Казанского аграрного университета нашли способ повысить урожайность картофеля в Татарстане
В Нижнем Новгороде проходит Шестой «ЯлФест-2024»
Президенту Узбекистана презентовали вертолет Ансат