Příznaky Parkinsonovy choroby se vědci snaží hledat na místech, která by ještě před několika lety působila nečekaně. Studie se zaměřily například na krev, vlasy nebo ušní maz. Souvislosti s onemocněním hledají vědci také ve způsobu řeči či v psychickém zdraví. Nový výzkum však ukazuje, že další vodítko by se mohlo skrývat ještě docela jinde: v obyčejném kreslení.
Parkinsonova choroba ovlivňuje mimo jiné pohyb a ovládání svalů a patří mezi nejrychleji rostoucí neurologická onemocnění na světě. Přesto stojí její diagnóza stále do značné míry zejména na klinickém vyšetření. Lékaři navíc nemají k dispozici jednoduchý, snadno dostupný a jednoznačný biomarker, který by nemoc v rané fázi spolehlivě odhalil.
Právě v tom by do budoucna mohla pomoci kombinace umělé inteligence a analýzy rukopisu. Tým vědců z Indie totiž v nové studii představil systém, který dokáže při jednoduchých kreslicích úlohách s velmi vysokou přesností rozlišovat mezi lidmi s Parkinsonovou chorobou a zdravými účastníky.
Samotná analýza rukopisu a kresby se jako možný neinvazivní digitální biomarker Parkinsonovy choroby zkoumá už delší dobu. Nemoc totiž může mít vliv na jemnou motoriku: rychlost pohybu, koordinaci, tlak na pero nebo plynulost jednotlivých tahů. Některé změny ale mohou být natolik nenápadné, že je člověk pouhým pohledem na výslednou kresbu snadno přehlédne. Počítačový model však může vyhodnocovat více informací současně a drobné změny mu jen tak neuniknou.
Výzkumníci vedení počítačovým vědcem Ishanem Ayusem ze Siksha 'O' Anusandhan University pracovali s již existujícím souborem dat NewHandPD, který vznikl v Brazílii. Zahrnoval 66 lidí: 31 pacientů s Parkinsonovou chorobou a 35 zdravých účastníků. Ti plnili jednotlivé kreslicí úkoly pomocí chytrého biometrického pera.
Účastníci obkreslovali dva typy obrazců: jedním byla spirála, druhým takzvaný meandr tvořený souvislou lomenou čárou. Chytré pero přitom nezaznamenávalo pouze samotný obrázek. Sledovalo také dynamiku pohybu ruky a další údaje: včetně tlaku, náklonu a zrychlení.
Výsledkem tak byly dva různé druhy informací. Umělá inteligence mohla z výsledné kresby interpretovat prostorové nepravidelnosti: například odchylky v tazích, změny tvaru nebo deformace související s třesem. Z dat zaznamenaných perem zároveň získala informace o tom, jak samotný pohyb probíhal.
Téměř 99 procent úspěšnost. Má to ale háček
„Ručně kreslené obrazy poskytují prostorové charakteristiky nepravidelností tahů, deformací způsobených třesem a odchylek tvaru,“ vysvětlují autoři studie. Senzorická data podle nich naopak zachycují časový průběh motorického chování, například kolísání rychlosti, nepravidelnosti tlaku a problémy s koordinací.
Vědci nechali data vyhodnotit několika různými systémy hlubokého učení. Do procesu pak vstoupil optimalizační algoritmus označovaný jako SNAKE. Ten výzkumníci využili k nastavení parametrů jednotlivých modelů. Při konečném rozhodování systém zároveň kombinoval předpovědi obrazových a senzorických modelů a větší váhu přiděloval těm, které dosahovaly vyšší přesnosti.
Právě spojení informace o tom, co člověk nakreslil, s údaji o tom, jakým způsobem jeho ruka kresbu vytvořila, přineslo nejzajímavější výsledky.
U obrazců typu meandr dosáhl celý systém přesnosti 98,95 procenta. U spirál činila přesnost přibližně 97,7 procenta. U meandru tak kombinovaný model překonal systémy, které pracovaly pouze s obrázkem nebo pouze s údaji ze senzorů.
Výsledky ovšem neznamenají, že by dnes stačilo nakreslit spirálu a umělá inteligence člověku s 99procentní jistotou oznámí, zda má Parkinsonovu chorobu.
Samotní autoři upozorňují na zásadní omezení svého výzkumu. Datový soubor tvořilo pouhých 66 lidí a pocházel z jediného veřejně dostupného datasetu. Systém také zatím nikdo další nezávisle neověřil na jiné skupině pacientů, neprošel multicentrickými ani prospektivními klinickými testy a vědci jeho výsledky přímo neporovnávali s neurology.
Výzkum je proto třeba chápat jako ukázku potenciálu nové metody, nikoli jako důkaz, že vznikl hotový diagnostický nástroj. Autoři sami svůj systém označují za výzkumný nástroj pro podporu rozhodování, nikoliv za náhradu neurologického vyšetření.
Pokud by však podobné výsledky potvrdily podstatně větší a rozmanitější klinické studie, mohla by metoda nabídnout zajímavou výhodu: kreslení je jednoduché, neinvazivní a teoreticky by nemuselo být omezené jen na specializovaná neurologická pracoviště.
„Studie ukazuje rostoucí roli umělé inteligence ve včasném a dostupném screeningu neurologických poruch a podporuje pokračující přechod k preventivní a přesné zdravotní péči,“ shrnují výzkumníci.
VIDEO: Zachytí Parkinsona už v raném stadiu. Čeští vědci ho poznají z hlasu
Zdroj: Discover Computing/Springer Nature, UNESP, Frontiers in Neurology
Sdílet
Mohlo by vás zajímat
Nejnovější
Mysleli, že tyto doplňky chrání stárnoucí mozek. Tři nové studie ukázaly překvapivý opak
Vitamin D, rybí tuk nebo glukosamin užívají miliony lidí po celém světě. Nové studie ale otevírají nepříjemnou otázku: může látka, která mladšímu organismu neškodí nebo mu pomáhá, působit ve stárnoucím mozku jinak? Výsledky zatím neprokazují, že by samotné doplňky vyvolávaly kognitivní úpadek. Naznačují však, že stárnoucí mozek může na některé látky reagovat jinak, než vědci dosud předpokládali.
Přerušovaná čára ho nezachránila. Řidič předjížděl kamion, dostal pokutu
Přerušovaná čára není hned povolenka k předjíždění. Policie zveřejnila video, které ukazuje řidiče, jenž minulý týden na silnici mezi Vranovskou Vsí a Olbramkostelem čekal na příležitost, až konečně bude moct předjet kamion. Sice si počkal na přerušovanou čáru, jenže proti němu jela škodovka. Ta musela vybočit až na krajnici, aby se srážce vyhnula.
„Proč se Rusům divíme?“ Ficův ministr o útoku v Lipsku a proč chce jednat s Moskvou
Mír, Rusko a žádné další zbraně pro Ukrajinu. Slovenský ministr zahraničí Juraj Blanár v rozhovoru pro Aktuálně.cz tvrdí, že válka nemá vojenské řešení. Evropě podle něj nezbývá než jednat s Ruskem a Slovensko chce být v popředí. Ruský útok v Lipsku odsuzuje, zároveň ale říká: „Proč se divíme, že Rusové takto reagují?“ Mluví také o Andreji Babišovi a o tom, jak se po atentátu daří Robertu Ficovi.
Tak brutální verdikt Vietnam nepamatuje: 11 trestů smrti. Zapletl se i známý zpěvák
Vietnamský soud řeší jednu z největších drogových kauz v dějinách země. Začala přitom nenápadným nálezem v zavazadlech čtyř letušek na lince z Paříže do Ho Či Minova Města. Letušky podle vyšetřovatelů o pašovaných drogách nevěděly. Pašeráci použili starý fígl, který už dekády zatahuje nic netušící cestující do kriminální činnosti. Jedenáct lidí dostalo rozsudek smrti, dalších devatenáct doživotí.