Există peste 10 milioane de oameni din întreaga lume care trăiesc cu boala Parkinson (PD), potrivit Fundației Parkinson. Un nou studiu publicat în Nature Medicine arată modul în care învățarea automată a inteligenței artificiale (AI) poate detecta boala Parkinson și poate monitoriza progresia acesteia pe baza respirației nocturne.
„Această lucrare oferă dovezi că AI poate identifica persoanele care au boala din respirația lor nocturnă și poate evalua cu precizie severitatea și progresia bolii lor”, au scris cercetătorii de la MIT, împreună cu colegii lor de la Clinica Mayo, Massachusetts General Hospital, Boston University College of Health and Rehabilitation, University of Rochester Medical Center și Rutgers University. „Foarte important, am reușit să validăm constatările noastre cu ajutorul unor experți independenți. Rezultatele arată potențialul unui nou biomarker digital pentru PD.”
Boala Parkinson este o boală neurodegenerativă progresivă în care celulele nervoase din regiunea creierului care controlează mișcarea, ganglionii bazali, devin afectate sau mor, conform Institutului Național pentru Îmbătrânire NIH. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), decesul și dizabilitățile din cauza bolii Parkinson cresc într-un ritm mai rapid la nivel global decât orice altă tulburare neurologică.
Potrivit Stanford Medicine, simptomele bolii Parkinson pot include dificultăți în mers sau chiar a păși, vorbit (hipofonie sau voce moale), înghițire (disfagie) și contracții musculare involuntare neintenționate care pot provoca posturi anormale, răsuciri și mișcări repetitive (distonie), precum și alte simptome precum depresie, anxietate, apatie, probleme de dispoziție, halucinații, iluzii, psihoze, probleme cognitive, probleme de somn, oboseală, modificări ale vederii, disfuncție sexuală, constipație, incontinență, tensiune arterială scăzută și durere.
Primele simptome ale bolii Parkinson apar, cel mai frecvent, după vârsta de 60 de ani, dar 1 din 10 pacienți sunt diagnosticați cu boala Parkinson înainte de 50 de ani, iar 1 din 20 pacienți în jurul vârstei de 40 de ani însă poate fi luată genetic sau să se nască cu ea.
La început, simptomele pot fi confundate cu procesul normal de îmbătrânire, dar pe măsura agravării acestora, diagnosticul devine evident. În momentul manifestării primelor simptome, se crede că între 60% și 80% din celulele din zona de control a activităților motorii sunt deja distruse.
Severitatea Bolii Parkinson, modul în care progresează și impactul asupra vieții pacientului variază de la caz la caz, dar tratamentele disponibile permit controlul bolii mult timp după stabilirea diagnosticului.
Depistarea timpurie a Bolii Parkinson, vizitele la medicul neurolog, urmarea tratamentului recomandat de acesta, conform fiecărui stadiu al bolii, o alimentație adecvată și activitatea fizică zilnică îmbunătățesc calitatea vieții pacienților.
La scară mondială, boala este diagnosticată la 300 000 persoane în fiecare an. Incidența și prevalența bolii cresc odată cu vârsta. Boala Parkinson afectează 1% din persoanele cu vârsta peste 65 ani. Rareori, boala survine în copilărie sau adolescență. Incidența bolii este de 1,5 ori mai mare la bărbați decât la femei.
Pentru acest studiu, cercetătorii au creat un set de date combinate de peste 11.960 de nopți cu peste 120.000 de ore de semnale respiratorii nocturne de la peste 750 de pacienți cu boala Parkinson din mai multe surse, inclusiv Michael J. Fox Foundation (MJFF), un studiu observațional al MIT, Clinica Mayo, laboratorul de somn al Spitalului General din Massachusetts (MGH), Centrul Udall al Institutului Național de Sănătate din SUA (NIH), precum și seturi de date despre somnul public de la National Sleep Research Resource.
Seturile de date au fost împărțite în două grupuri. Primul grup conținea date obținute prin utilizarea unei centuri de respirație pentru a înregistra semnalele respiratorii nocturne. Al doilea grup a avut seturi de date colectate de la un dispozitiv radio creat de MIT pentru a colecta date despre respirația nocturnă fără contact. Un senzor radio de putere redusă situat în dormitorul pacientului a analizat reflexiile radio din mediu pentru a obține semnalele de respirație.
„Prin captarea semnalelor de respirație folosind semnale radio, sistemul nostru poate funcționa într-un mod complet fără contact”, au scris cercetătorii. „Am profitat de lucrările anterioare privind extragerea semnalelor de respirație din semnalele de radiofrecvență (RF) care răsună pe corpurile oamenilor.”
Cercetătorii au folosit o rețea neuronală AI pentru a prezice dacă o persoană are boala Parkinson și severitatea bolii.
„Modelul nostru folosește învățarea prin transfer pentru a permite un model unificat care funcționează atât cu o centură de respirație, cât și cu un senzor radio fără contact de semnale de respirație și transferă cunoștințele între diferite seturi de date”, au raportat oamenii de știință.
Potrivit cercetătorilor, metoda lor detectează boala Parkinson cu mare acuratețe, iar biomarkerul AI „a arătat potențiale dovezi ale unei sensibilități crescute la modificări progresive ale PD”. Această dezvoltare poate ajuta la reducerea costurilor și la reducerea timpului necesar pentru studiile clinice ale medicamentelor PD.
„Ne imaginăm că sistemul ar putea fi implementat în cele din urmă în casele pacienților cu PD și ale persoanelor cu risc crescut de PD (de exemplu, cei cu mutația genei LRRK2) pentru a le monitoriza pasiv starea și a oferi feedback furnizorului lor”, au scris cercetătorii.
