Исследователи Стэнфорда создали первую в мире ИИ-модель, способную по данным всего одной ночи сна предсказать риск развития более 130 различных заболеваний. Модель SleepFM анализирует скрытые нарушения в одновременной работе мозга и сердца, а также в паттернах дыхания. Такие «симптомы» появляются за годы, а иногда и за десятилетия до выявления медиками первых клинических симптомов болезней.
Новая фундаментальная модель искусственного интеллекта была обучена на колоссальном массиве данных — почти 600 тысячах часов записей сна 65 тысяч пациентов. Результаты исследования, которое показало, что фактически сон является мощным окном в будущее здоровье человека, были опубликованы в журнале Nature Medicine.
Как ИИ учится «языку сна»
Традиционно данные полисомнографии — «золотого стандарта» исследования сна, который регистрирует мозговые волны (ЭЭГ), сердечный ритм (ЭКГ), дыхание и движения человека во мне, — используются для диагностики апноэ или определения стадий сна. Получается, что огромный объем информации о работе организма во сне оставался нерасшифрованным.
SleepFM — это фундаментальная модель, подобная языковым моделям, но обучающаяся не на текстах, а на физиологических сигналах тела. Ученые разрезали 585 тысяч часов записей на пятисекундные фрагменты — аналоги слов в языке и скормили их фундаментальной модели. ИИ учился понимать связи между разными системами организма с помощью новой техники обучения. Модель «не знала» один сигнал (например, дыхание), но ее заставляли восстановить его, опираясь на другие данные (о мозге и сердце). Так ИИ учился целостной картине.
Высокая точность прогноза для серьезных болезней
После обучения модель протестировали на реальных историях болезней. Основой стала база Стэнфордского центра медицины сна, основанного в 1970 году. Для 35 тысяч пациентов в возрасте от 2 до 96 лет у исследователей были как записи их сна, так и записи в их медкартах с последующим наблюдением, которое порой длилось до 25 лет.
SleepFM проанализировала более тысячи категорий заболеваний и выявила 130, риск которых можно предсказать с клинически значимой точностью. По многим опасным состояниям точность оказалась исключительно высокой. Например, появление болезни Паркинсона ИИ спрогнозировал с вероятностью 89%, деменции— 85%, рака простаты и рака груди — 89 и 87% соответственно.
Причина — в дисгармонии, а не в одном симптоме
Исследователи отмечают, что самые точные прогнозы получаются не при анализе одного показателя сна, а при оценке того, насколько слаженно работает весь организм. Самые тревожные маркеры будущих болезней — это рассогласование сигналов. Например, когда мозг показывает картину глубокого сна, а сердцебиение и дыхание остаются частыми, как при бодрствовании. Эта скрытая дисгармония и становится ранним предупреждением.
Сейчас команда работает над улучшением модели SleepFM и хотела бы понять, какие именно паттерны и сбои «рассказывают» ИИ о будущей болезни. Также исследователи изучают возможность использования для обучения модели данных с носимых устройств, таких как умные часы.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученые нашли причину частых ночных пробуждений и выявили связь между плохим сном и 172 болезнями.
