Ένας κακός ύπνος συνήθως συνδέεται με κόπωση, μειωμένη συγκέντρωση και χαμηλή απόδοση την επόμενη ημέρα. Ωστόσο, η σύγχρονη έρευνα δείχνει ότι ο ύπνος μπορεί να αποκαλύπτει πολύ περισσότερα: πληροφορίες για ασθένειες που ενδέχεται να εμφανιστούν πολλά χρόνια αργότερα. Ένα νέο μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης, το SleepFM, που αναπτύχθηκε από ερευνητές του Stanford Medicine, φιλοδοξεί να μετατρέψει μια μόνο νύχτα ύπνου σε εργαλείο μακροπρόθεσμης πρόγνωσης υγείας.
Τι είναι το SleepFM
Το SleepFM είναι ένα λεγόμενο βασικό μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης, αντίστοιχο στη φιλοσοφία με τα μεγάλα γλωσσικά μοντέλα. Εκπαιδεύτηκε σε περίπου 585.000 ώρες δεδομένων ύπνου που προήλθαν από 65.000 άτομα, χρησιμοποιώντας καταγραφές πολυυπνογραφίας. Η πολυυπνογραφία αποτελεί το χρυσό πρότυπο στις μελέτες ύπνου, καθώς καταγράφει ταυτόχρονα εγκεφαλική δραστηριότητα, καρδιακούς παλμούς, αναπνοή, κινήσεις ματιών και μυϊκή δραστηριότητα.
Οι ερευνητές αντιμετώπισαν τα δεδομένα ύπνου σαν μια «γλώσσα». Όπως τα γλωσσικά μοντέλα εκπαιδεύονται σε λέξεις, το SleepFM εκπαιδεύτηκε σε χρονικά τμήματα πέντε δευτερολέπτων, μαθαίνοντας τα μοτίβα και τις σχέσεις μεταξύ διαφορετικών φυσιολογικών σημάτων.
Η αξία των δεδομένων ύπνου
Παρότι η πολυυπνογραφία χρησιμοποιείται εδώ και δεκαετίες, μόνο ένα μικρό μέρος των δεδομένων της αξιοποιείται κλινικά. Οι περισσότερες αναλύσεις επικεντρώνονται στη διάγνωση διαταραχών ύπνου, όπως η υπνική άπνοια. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό αφήνει ανεκμετάλλευτο έναν τεράστιο όγκο πληροφοριών για τη συνολική φυσιολογία του ανθρώπινου σώματος.
Ο ύπνος αποτελεί μια μοναδική κατάσταση, κατά την οποία ο εγκέφαλος, η καρδιά και το αναπνευστικό σύστημα λειτουργούν με διαφορετικούς ρυθμούς και αλληλεπιδρούν στενά. Αυτή η «γενική φυσιολογία» διάρκειας οκτώ ωρών προσφέρει ένα συμπυκνωμένο αποτύπωμα της υγείας ενός ατόμου.
Καινοτομία στην εκπαίδευση του μοντέλου
Για να ενοποιήσουν τα διαφορετικά είδη δεδομένων, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα τεχνική εκπαίδευσης, την αντιπαραβολική μάθηση leave-one-out. Σε αυτή τη διαδικασία, το μοντέλο εκπαιδεύεται αποκρύπτοντας ένα σήμα κάθε φορά και προσπαθώντας να το ανακατασκευάσει από τα υπόλοιπα. Με τον τρόπο αυτό, το SleepFM μαθαίνει πώς συνδέονται μεταξύ τους τα συστήματα του σώματος.
Αυτή η προσέγγιση επέτρεψε στο μοντέλο να «κατανοεί» τον ύπνο ολιστικά, αντί να αναλύει κάθε σήμα μεμονωμένα. Η εναρμόνιση των δεδομένων αποδείχθηκε κρίσιμη για την επιτυχία του.
Από την ανάλυση ύπνου στην πρόβλεψη ασθενειών
Αφού ολοκληρώθηκε η εκπαίδευση, το SleepFM δοκιμάστηκε αρχικά σε κλασικές εργασίες ανάλυσης ύπνου, όπως η αναγνώριση σταδίων ύπνου και η εκτίμηση της σοβαρότητας της υπνικής άπνοιας. Τα αποτελέσματα ήταν ισάξια ή και ανώτερα από τα πιο σύγχρονα μοντέλα που χρησιμοποιούνται σήμερα.
Το πραγματικά φιλόδοξο βήμα, όμως, ήταν η πρόβλεψη μελλοντικών ασθενειών. Οι ερευνητές συνέδεσαν τα δεδομένα ύπνου με ηλεκτρονικά αρχεία υγείας που κάλυπταν έως και 25 χρόνια παρακολούθησης. Από περισσότερες από 1.000 κατηγορίες ασθενειών, το μοντέλο μπόρεσε να προβλέψει με αξιόλογη ακρίβεια 130.
Εντυπωσιακά αποτελέσματα και κλινική σημασία
Οι προβλέψεις ήταν ιδιαίτερα ισχυρές για νευροεκφυλιστικές, καρδιαγγειακές και ογκολογικές παθήσεις. Το SleepFM παρουσίασε υψηλές επιδόσεις στην πρόβλεψη της νόσου Πάρκινσον, της άνοιας, της καρδιακής προσβολής, καθώς και καρκίνων όπως του μαστού και του προστάτη. Σημαντικό είναι ότι κατάφερε να προβλέψει ακόμη και τον κίνδυνο θανάτου με υψηλή ακρίβεια.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, ακόμη και μοντέλα με χαμηλότερη ακρίβεια έχουν ήδη αποδειχθεί χρήσιμα στην κλινική πράξη. Επομένως, τα αποτελέσματα του SleepFM ανοίγουν τον δρόμο για προληπτικές παρεμβάσεις βασισμένες στον ύπνο.
Το μέλλον της ιατρικής του ύπνου
Η ερευνητική ομάδα εργάζεται πλέον στη βελτίωση της ερμηνευσιμότητας του μοντέλου και στην ενσωμάτωση δεδομένων από φορητές συσκευές. Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ευρήματα είναι ότι η ασυγχρονία μεταξύ διαφορετικών συστημάτων, όπως ένας εγκέφαλος που «κοιμάται» και μια καρδιά που παραμένει σε εγρήγορση, φαίνεται να σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο ασθένειας.
Το SleepFM αναδεικνύει τον ύπνο όχι μόνο ως απαραίτητη λειτουργία ξεκούρασης, αλλά και ως ισχυρό βιοδείκτη. Μια νύχτα ύπνου ίσως στο μέλλον αρκεί για να αποκαλύψει κρίσιμες πληροφορίες για τη μακροχρόνια υγεία μας.
Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!