AI lahko predvideva tveganje za psihozo v vsakdanjem jeziku
Ljudski jezik bi lahko razkril namige o njihovi prihodnji nevarnosti za razvoj psihoze. Znanstveniki so to zaključili po preučevanju subtilnih značilnosti vsakdanjega govora ljudi.
Raziskovalci z univerze Emory v Atlanti, GA, in univerze Harvard v Bostonu, MA, so s pomočjo tehnike strojnega učenja analizirali jezik v skupini ogroženih mladih.
Ugotovili so, da lahko z natančnostjo 93% predvidijo, pri katerih posameznikih se bo še naprej razvijala psihoza.
Nedavna npj Shizofrenija Študijski prispevek opisuje, kako je skupina razvila in preizkusila metodo.
Starejši avtor študije Phillip Wolff, profesor psihologije na univerzi Emory, pojasnjuje, da so prejšnje raziskave že ugotovile, da so "v jeziku ljudi prisotne nežne značilnosti prihodnje psihoze". Vendar je opozoril, "s strojnim učenjem smo dejansko odkrili skrite podrobnosti o teh funkcijah."
S sodelavci je zasnoval pristop strojnega učenja za merjenje dveh jezikovnih spremenljivk: pomenske gostote in uporabe besed, ki se nanašajo na zvok.
Ugotovili so, da "prehod v psihozo signalizira nizka semantična gostota in pogovori o glasovih in zvokih."
Nizka semantična gostota je merilo tega, kar ekipa imenuje »vsebinska revščina« ali nedorečenost.
"To delo," ugotavljajo avtorji, "je dokaz konceptualne študije, ki dokazuje, da je mogoče kazalnike prihodnjega duševnega zdravja iz računalniških metod izvleči iz naravnega jezika ljudi."
Strojno učenje in simptomi psihoze
Strojno učenje je vrsta umetne inteligence, pri kateri se računalniki "učijo iz izkušenj", ne da bi morali znanstveniki učenje izrecno programirati.
Sistem strojnega učenja išče vzorce v znanem naboru podatkov in se odloči, kateri vzorci prepoznajo posebne značilnosti. Ko se je "naučil", kaj so te lastnosti, jih lahko nato neutrudno prepozna v novem naboru podatkov.
Strojno učenje lahko opazi vzorce v uporabi jezika ljudi, ki jih morda ne bodo opazili niti zdravniki, ki so se usposabljali za diagnosticiranje in zdravljenje tistih, ki jim grozi psihoza.
"Poskusiti slišati te prefinjenosti v pogovorih z ljudmi je kot poskušati z očmi videti mikroskopske mikrobe," pojasnjuje avtor prve študije Neguine Rezaii, sodelavec na oddelku za nevrologijo na medicinski šoli Harvard.
Vendar pa je mogoče s pomočjo strojnega učenja najti nekatere subtilne vzorce, ki se skrivajo v jeziku ljudi. "To je kot mikroskop za opozorilne znake psihoze," dodaja.
Rezaii je začela delati na študiji, ko je bila rezidentka Oddelka za psihiatrijo in vedenjske znanosti na Medicinski fakulteti Univerze Emory.
Psihoza je stanje duha, v katerem je težko ugotoviti razliko med tem, kaj je resnično in kaj ni.
Ko človek vstopi v to duševno stanje, mu zdravniki rečejo psihotična epizoda. Med takšno epizodo ljudje doživljajo moteno dojemanje in misli. Zablode in halucinacije so pogosti simptomi psihoze.
Med psihotično epizodo lahko oseba izkazuje neprimerno vedenje ali govori nepovezano. Poleg tega lahko doživijo motnje spanja in postanejo socialno umaknjeni, depresivni in tesnobni.
Po podatkih Nacionalnega inštituta za duševno zdravje, ki je eden od nacionalnih zdravstvenih inštitutov (NIH), bo v ZDA približno 3% ljudi v življenju doživelo obdobje psihoze.
Izboljšanje zgodnje diagnoze tveganja za psihozo
Psihoza je zaščitni znak shizofrenije in drugih hudih dolgoročnih stanj duševnega zdravja.
Opozorilni znaki psihoze se običajno začnejo v srednjih in poznih najstniških letih s skupkom simptomov psihoze, ki jih zdravniki opisujejo kot prodromalni sindrom.
Približno 25–30% najstnikov, ki razvijejo prodromalni sindrom, bo razvilo psihotično bolezen, kot je shizofrenija.
Iz razgovorov in testov kognitivnih sposobnosti lahko zdravniki z ustreznim usposabljanjem običajno predvidijo, pri katerih osebah s prodromalnim sindromom se bo psihoza razvijala s približno 80-odstotno natančnostjo.
Znanstveniki poskušajo z različnimi pristopi izboljšati to stopnjo napovedovanja in narediti diagnostični postopek natančnejši in preprostejši. Strojno učenje je eden od teh pristopov.
Profesor Wolff in njegova ekipa so začeli študij tako, da so dobili sistem za strojno učenje, ki je določal jezikovne norme vsakdanjega pogovora.
Sistem so hranili s spletnimi pogovori 30.000 uporabnikov Reddita. Reddit je spletna platforma za novice, ocenjevanje vsebine in razprave, kjer se registrirani uporabniki lahko pogovarjajo o različnih temah.
Skupina je s programsko opremo Word2Vec analizirala posamezne besede v pogovoru. Programska oprema preslika besede tako, da so tiste, ki imajo podoben pomen, blizu drug drugemu v »semantičnem prostoru«, medtem ko so tiste, ki imajo zelo različne pomene, daleč drug od drugega.
Raziskovalci so sistemu dodali še en program, ki je razširil njegovo sposobnost analiziranja semantike. Prejšnje študije so to analizo omejile na merjenje pomenske skladnosti, ki preučuje, kako ljudje uporabljajo besede v stavkih.
Vendar semantična gostota gre še korak dlje in tudi oceni, kako ljudje svoje besede uredijo v stavke. Skupina predlaga, da je to boljši pokazatelj duševnih procesov, ki jih ljudje uporabljajo za oblikovanje stavkov.
Po treningu sistema strojnega učenja za vzpostavitev "običajne izhodiščne vrednosti" mu je ekipa nato omogočila pogovore z diagnostičnimi intervjuji 40 udeležencev severnoameriške prodromske longitudinalne študije (NAPLS).
NAPLS je večstranski štirinajstletni projekt, katerega namen je izboljšati sposobnost zdravnikov za diagnosticiranje mladih, ki bi lahko tvegali razvoj psihoze, in razumevanje razlogov.
Nato je skupina primerjala analizo strojnega učenja pogovorov NAPLS z osnovnimi podatki. Primerjali so jo tudi s nadaljnjimi podatki, ki so pokazali, pri katerih udeležencih se je nadalje razvijala psihoza.
Rezultati so pokazali, da so udeleženci, ki so kasneje razvili psihozo, navadno uporabljali več besed, povezanih z zvokom, kot izhodiščne, pogosteje pa so uporabljali tudi besede s podobnim pomenom.
"Če bomo lahko prej prepoznali posameznike, ki so ogroženi, in bomo uporabili preventivne posege," pojasnjuje soavtorica prof. Elaine Walker, "bomo morda lahko odpravili primanjkljaj."
"Obstajajo dobri podatki, ki kažejo, da zdravljenje, kot je kognitivno-vedenjska terapija, lahko odloži začetek in morda celo zmanjša pojav psihoze," dodaja.
Ekipa zdaj sestavlja obsežnejše zbirke podatkov in načrtuje preizkus nove tehnike strojnega učenja z drugimi možganskimi in psihiatričnimi boleznimi, kot je demenca.
"Ta raziskava je zanimiva ne le zaradi potenciala, da razkrije več o duševnih boleznih, temveč tudi zaradi razumevanja, kako deluje um - kako združuje ideje."
Prof. Phillip Wolff
