Budúcnosť medicíny je tu. AI prístroj „prečíta“ tvoj mozog s 97 % presnosťou

Predstav si, že človek príde na vyšetrenie pamäte, posadia ho do kresla, na hlavu mu nasadia EEG čiapku a namiesto hodinových testov mozog „prehovorí“ cez vlastné elektrické signály. Tieto mozgové vlny okamžite spracuje umelá inteligencia a lekárovi povie, či skôr ide o Alzheimerovu chorobu, frontotemporálnu demenciu, alebo o zdravý mozog.

Práve takto vyzerá nový prístup, ktorý testuje tím z Örebro University vo Švédsku. Vytvorili dva AI modely, ktoré z mozgových vĺn dokážu odhaliť demenciu s vysokou presnosťou – a to pomocou bežného EEG, nie zdĺhavého zobrazovania mozgu.

Ako AI číta náš mozog 

EEG (elektroencefalografia) meria elektrickú aktivitu mozgu pomocou malých senzorov na pokožke hlavy. Lekári pri ňom doteraz hľadali najmä výrazné odchýlky – záchvaty, epileptické vlny, hrubé poruchy aktivity. Umelá inteligencia ide oveľa hlbšie: prechádza tisíce časových úsekov signálu a hľadá vzorce, ktoré ľudské oko nepostrehne.

Švédsky tím podľa News Medical postavil tzv. hlbokú neurónovú sieť, ktorá kombinuje časové konvolučné siete (TCN) a LSTM siete – teda modely navrhnuté na prácu s časovými radmi, akými sú práve mozgové vlny. AI sa učí na EEG záznamoch ľudí so zdravým mozgom, s Alzheimerovou chorobou a s frontotemporálnou demenciou. Potom dostane nový záznam a rozhodne, do ktorej skupiny patrí.

Výsledok: pri rozlišovaní „zdravý verzus chorý“ dosahuje metóda viac ako 80 % presnosť, pri niektorých konfiguráciách až okolo 97 %.

Z notebooku až na disk

Autori štúdie podľa Family Doctor zdôrazňujú, že model je „ultra ľahký“ – má menej než 1 megabajt, takže môže bežať aj na prenosných alebo ambulantných zariadeniach. To je zásadný rozdiel oproti veľkým AI systémom, ktoré potrebujú servery v nemocnici.

Ďalšou novinkou je použitie federovaného učenia. Údaje pacientov zostávajú v nemocnici, AI sa „učí“ priamo tam a do centrálneho systému putujú len anonymizované váhy modelu, nie samotné EEG záznamy. Tento prístup lepšie chráni súkromie a citlivé zdravotné údaje. 

Model zároveň patrí medzi tzv. vysvetliteľné AI. Lekári vidia, ktoré časti signálu prispeli k rozhodnutiu – nejde teda o úplnú „čiernu skrinku“. Podobný trend sledujú aj ďalší vedci, ktorí vyvíjajú malé, interpretovateľné siete ako xEEGNet, zamerané na rozpoznávanie rôznych typov demencie z EEG.

zdroj: Freepik/Drazen Zigic, Unsplash/Robina Weermeijer

Mozog nelieči, len detekuje ochorenie

Napriek lákavej predstave o zázračnom prístroji pre náš mozog, treba veci pomenovať presne. Súčasná AI technológia demenciu nevylieči, ale pomáha ju skôr a presnejšie rozpoznať.

Dnes sa lekári opierajú najmä o kognitívne testy, magnetickú rezonanciu a iné relevantné biomarkery. Tieto metódy sú presné, ale drahé, dostupné len v špecializovaných centrách a často zachytia ochorenie až v pokročilejšom štádiu. EEG s AI môže doplniť tento arzenál ako lacnejší a rýchlejší skríning – najmä pri podozrení na Alzheimerovu či frontotemporálnu demenciu v skorých fázach. 

Výskum ide ešte ďalej. Iné tímy využívajú mozgové vlny počas spánku, aby pomocou AI predpovedali riziko demencie roky vopred, alebo analyzujú tzv. „mikroštáty“ EEG, ktoré ukazujú, ako sa rozpadáva komunikačná sieť mozgu pri začínajúcej neurodegenerácii.

Tvoj pot je medicínske „zlato“. AI z neho vyčíta stres a choroby

Mozog ochránia včas

Ako tvrdí PMC, demencia nepredstavuje len „slabú pamäť“. Ide o postupné odumieranie nervových buniek a narušenie komunikačných sietí v mozgu. EEG zachytáva, ako tieto siete pracujú v reálnom čase.

Pri Alzheimerovej chorobe a iných formách demencie sa mení frekvenčné spektrum mozgových vĺn, koordinácia medzi jednotlivými oblasťami aj spôsob, akým mozog spracúva podnety. Hlboké neurónové siete dokážu tieto jemné zmeny rozoznať skôr, než sa naplno prejaví klinický obraz.

Ak lekár takýto signál zachytí včas, môže rýchlejšie nastaviť liečbu, spustiť tréning pamäti, odporučiť úpravu životného štýlu alebo zapojiť pacienta do klinickej štúdie nových liekov. Pri neurodegeneratívnych chorobách má čas enormnú hodnotu – spomalenie procesu o niekoľko rokov znamená pre konkrétneho človeka aj jeho rodinu obrovský rozdiel.

Čítaj viac z kategórie: Štúdie, prieskumy a analýzy