Išmanieji laikrodžiai, galintys rinkti fizinius ir fiziologinius duomenis apie naudotojus, gali būti įdomios biomedicinos priemonės, padedančios geriau suprasti smegenų ligas ir elgesio sutrikimus bei galimas vairuotojų mutacijas, susijusias su šiomis patologijomis.
Tai žurnale paskelbto tyrimo išvada Ląstelėkuriam vadovauja bendraautorius Markas Gersteinas iš Jeilio universiteto. Tyrime dalyvauja Barselonos universiteto Biologijos fakulteto Genetikos, mikrobiologijos ir statistikos katedros profesorius Diego Garrido Martín.
Naudodama išmaniųjų laikrodžių duomenis iš daugiau nei 5000 paauglių, tyrėjų komanda galėtų apmokyti dirbtinio intelekto modelius, kad galėtų numatyti, ar asmenys sirgo skirtingomis psichikos ligomis ir ar rado su šiomis ligomis susijusių genų. Rezultatai rodo, kad šie nešiojami jutikliai gali padėti daug išsamiau suprasti ir gydyti psichikos ligas.
„Tradicinėje psichiatrijoje gydytojas įvertins jūsų simptomus ir jums arba bus diagnozuota liga, arba ne“, – sako profesorius Markas Gersteinas, biochemijos, informatikos, statistikos ir duomenų mokslo ekspertas. „Tačiau šiame tyrime mes sutelkėme dėmesį į nešiojamų duomenų apdorojimą tokiu būdu, kurį būtų galima panaudoti siekiant visapusiškiau prognozuoti ligas ir geriau susieti jas su pagrindiniais genetiniais veiksniais.”
Sunku tokiu kiekybiniu būdu nustatyti ligas. Tačiau atsakymas gali būti nešiojami jutikliai, kurie laikui bėgant nuolat renka duomenis. Naujam tyrimui komanda naudojo duomenis iš paauglių smegenų kognityvinio vystymosi tyrimo – didžiausio ilgalaikio smegenų vystymosi ir vaikų sveikatos įvertinimo Jungtinėse Valstijose.
Tyrime naudojami duomenys, surinkti iš išmaniųjų laikrodžių, kuriuos nešiojo 9–14 metų paaugliai, apėmė širdies ritmo, kalorijų sąnaudų, fizinio aktyvumo intensyvumo, žingsnių skaičiavimo, miego lygio ir miego intensyvumo matavimus.
„Teisingai apdorojami išmaniojo laikrodžio duomenys gali būti naudojami kaip „skaitmeninis fenotipas“, – sako mokslininkas Jasonas Liu, Gersteino laboratorijos narys ir vienas iš tyrimo autorių. Tyrėjai siūlo naudoti terminą skaitmeninis fenotipas, kad apibūdintų bruožus, kuriuos galima išmatuoti ir sekti naudojant skaitmeninius įrankius, tokius kaip išmanieji laikrodžiai.
„Vienas pranašumų tai darant yra tas, kad galime naudoti skaitmeninį fenotipą beveik kaip diagnostikos įrankį ar biomarkerį, taip pat sumažinti atotrūkį tarp ligos ir genetikos“, – priduria Liu.
Tuo tikslu mokslininkai taip pat sukūrė metodiką, kaip gauti didžiulį kiekį išmaniųjų laikrodžių duomenų ir paversti neapdorotus duomenis į informaciją, kurią būtų galima panaudoti kuriant AI modelį, „nauja problema, kurią reikia išspręsti mokslinių tyrimų pasaulyje, kuri yra techniškai sudėtinga. “, pasak Gersteino.
Komanda nustatė, kad širdies susitraukimų dažnis buvo svarbiausias ADHD prognozavimo matas, o miego kokybė ir stadija (skirtingi ciklai, kuriuos organizmas išgyvena miego metu) buvo svarbesni nustatant nerimą.
„Šios išvados rodo, kad išmaniųjų laikrodžių duomenys gali suteikti mums informacijos apie tai, kaip fiziniai ir elgesio modeliai yra susiję su įvairiomis psichikos ligomis“, – sakė Gersteinas.
Be to, duomenys taip pat galėtų padėti atskirti skirtingus ligos potipius. „Pavyzdžiui, ADHD yra įvairių formų”, – sakė Beatrice Borsari, Gersteino laboratorijos doktorantė ir viena iš tyrimo vadovų. „Galbūt galime išplėsti šį darbą, kad padėtų atskirti neatidumo ir hiperaktyvumo formas, kurios paprastai reaguoja į skirtingus farmakologinius gydymo būdus.”
Pamatę, kad skaitmeninis fenotipas gali būti naudojamas prognozuojant psichikos ligas, komanda ištyrė, ar jis taip pat galėtų padėti nustatyti pagrindinius genetinius veiksnius, naudodama daugybę įvairių statistinių priemonių, sukurtų dėka Barselonos universiteto mokslinio indėlio.
Kai jie ištyrė, ar genetinės mutacijos paveikė išmaniojo laikrodžio duomenis sveikiems asmenims, nei tiems, kurie serga ADHD, jie sugebėjo nustatyti 37 genus, susijusius su ADHD. Tačiau kai jie atliko panašią analizę, kad nustatytų, ar tam tikri genai buvo susiję su ADHD diagnoze, jie nieko nerado. Šis atradimas pabrėžia nuolatinio išmaniojo laikrodžio duomenų naudojimo pridėtinę vertę, teigia komanda.
Rezultatai susieja psichikos ligas, skaitmeninius fenotipus ir genotipus ir parodo, kaip nešiojami jutikliai gali padėti geriau suprasti psichikos ligas.
„Šis metodas yra labai žadantis sprendžiant ilgalaikius psichiatrijos iššūkius ir galiausiai gali pakeisti būdą, kaip mes suprantame psichikos sutrikimų genetiką ir simptomų struktūrą”, – sakė Walteris Robertsas, Jeilio medicinos mokyklos psichiatrijos docentas ir vienas iš vyresniųjų autorių. tyrimo.
Nors tyrimas buvo sutelktas į ADHD ir nerimą, mokslininkai tikisi, kad šis metodas bus plačiai taikomas. Pavyzdžiui, tai gali būti naudinga norint suprasti neurologines ligas ar neurodegeneraciją. Be to, jie tikisi, kad jų išvados gali būti įkvėpimas pereiti nuo tradicinės klinikinės diagnostikos ir priimti kiekybinius elgesio matavimus, kurie gali būti naudingesni nustatant genetinius biomarkerius.