Tekoäly voi ennustaa psykoosiriskin jokapäiväisessä kielessä
Ihmisten kieli voi paljastaa vihjeitä heidän tulevasta psykoosinsa riskistä. Tutkijat päättelivät tämän tutkittuaan ihmisten jokapäiväisen puheen hienovaraiset piirteet.
Atlantan Emory-yliopiston (GA) ja Bostonin Harvardin yliopiston (MA) tutkijat käyttivät koneoppimistekniikkaa kielen analysointiin riskiryhmässä olevissa nuorissa.
He havaitsivat voivansa ennustaa, mitkä yksilöt kehittävät psykoosia 93 prosentin tarkkuudella.
Äskettäin npj skitsofrenia opinnäytetyössä kuvataan, kuinka ryhmä kehitti ja testasi menetelmää.
Vanhempi tutkimuksen kirjoittaja Phillip Wolff, psykologian professori Emory-yliopistosta, kertoo, että aikaisemmat tutkimukset olivat jo osoittaneet, että "ihmisten kielellä on tulevaisuuden psykoosin hienovaraisia piirteitä". Hän totesi kuitenkin: "Olemme käyttäneet koneoppimista paljastamaan piilotettuja yksityiskohtia näistä ominaisuuksista".
Hän ja hänen kollegansa suunnittelivat koneoppimisen lähestymistapansa kahden kielellisen muuttujan mittaamiseksi: semanttisen tiheyden ja äänen sanojen käytön.
He päättelivät, että "pieni psyykkinen tiheys merkitsee muuntumista psykoosiin ja puhuvat äänistä ja äänistä".
Pieni semanttinen tiheys mittaa sitä, mitä joukkue kutsuu "sisällön köyhyydeksi" tai epämääräisyydeksi.
"Tämä työ", toteavat kirjoittajat, "on osoitus konseptitutkimuksesta, joka osoittaa, että tulevaisuuden mielenterveyden indikaattorit voidaan poimia ihmisten luonnollisesta kielestä laskennallisin menetelmin."
Koneoppiminen ja psykoosioireet
Koneoppiminen on eräänlainen tekoäly, jossa tietokoneet "oppivat kokemuksesta" ilman, että tutkijoiden on ohjelmoitava oppiminen nimenomaisesti.
Koneoppimisjärjestelmä etsii malleja tunnetusta tietojoukosta ja päättää, mitkä mallit tunnistavat erityispiirteet. Kun se on ”oppinut”, mitä nämä ominaisuudet ovat, se voi sitten väsymättä tunnistaa ne uudessa tietojoukossa.
Koneoppiminen voi havaita ihmisten kielenkäyttömalleja, joita edes psykoosiriskissä olevien diagnosoimiseksi ja hoitamiseksi koulutetut lääkärit eivät ehkä huomaa.
"Yritä kuulla nämä hienovaraisuudet ihmisten kanssa käytävissä keskusteluissa on kuin yrittää nähdä mikroskooppisia bakteereja silmilläsi", kertoo ensimmäisen tutkimuksen kirjoittaja Neguine Rezaii, kollegani Harvardin lääketieteellisen koulun neurologian osastolta.
Koneoppimisen avulla on kuitenkin mahdollista löytää tiettyjä hienoja kuvioita piilossa ihmisten kielellä. "Se on kuin mikroskooppi psykoosin varoitusmerkeille", hän lisää.
Rezaii aloitti tutkimuksen, kun hän asui Emory-yliopiston lääketieteellisen korkeakoulun psykiatrian ja käyttäytymistieteiden osastolla.
Psykoosi on mielentila, jossa voi olla vaikeaa erottaa todellisen ja ei-todellisen välillä.
Kun henkilö siirtyy tähän mielentilaan, lääkärit kutsuvat sitä psykoottiseksi jaksoksi. Tällaisen jakson aikana ihmiset kokevat häiriintyneitä käsityksiä ja ajatuksia. Harhaluulot ja aistiharhat ovat yleisiä psykoosin oireita.
Psykoottisen jakson aikana henkilö voi näyttää sopimattomalta käyttäytymiseltä tai puhua epäyhtenäisesti. Lisäksi he saattavat kokea unihäiriöitä ja muuttua sosiaalisesti syrjäytyneiksi, masentuneiksi ja ahdistuneiksi.
Yhdysvalloissa noin 3% ihmisistä kokee psykoosin elinaikanaan National Institute of Mental Health -yliopiston (National Institute of Mental Health), joka on yksi National Institutes of Health (NIH) -lukemista, mukaan.
Psykoosiriskin varhaisen diagnoosin parantaminen
Psykoosi on skitsofrenian ja muiden vakavien pitkäaikaisten mielenterveysolosuhteiden tunnusmerkki.
Psykoosin varoitusmerkit alkavat yleensä keski- tai myöhään teini-ikäisinä psykoosioireiden ryhmällä, joita lääkärit kuvaavat prodromaaliseksi oireyhtymäksi.
Noin 25–30% teini-ikäisistä, joille kehittyy prodromaalinen oireyhtymä, kehittää psykoottisen sairauden, kuten skitsofrenian.
Haastatteluista ja kognitiivisten kykyjen testeistä lääkärit, joilla on asianmukainen koulutus, voivat yleensä ennustaa, ketkä prodromaalista oireyhtymää sairastavat ihmiset kehittävät psykoosia noin 80 prosentin tarkkuudella.
Tutkijat yrittävät erilaisia lähestymistapoja tämän ennustusnopeuden parantamiseksi ja diagnostiikkaprosessin tarkentamiseksi ja suoraviivaisemmaksi. Koneoppiminen on yksi näistä lähestymistavoista.
Professori Wolff ja hänen tiiminsä aloittivat tutkimuksen saamalla koneoppimisjärjestelmän tunnistamaan arjen keskustelun kielenormit.
He ruokkivat järjestelmän online-keskusteluja 30000 Redditin käyttäjältä. Reddit on online-uutinen, sisällön luokitus ja keskustelufoorumi, jossa rekisteröityneet käyttäjät voivat keskustella eri aiheista.
Tiimi analysoi yksittäisiä sanoja keskustelussa Word2Vec-ohjelmiston avulla. Ohjelmisto kartoittaa sanat siten, että samanlaiset merkitykset ovat lähellä toisiaan "semanttisessa tilassa", kun taas sanat, joilla on hyvin erilaisia merkityksiä, ovat kaukana toisistaan.
Tutkijat lisäsivät järjestelmään uuden ohjelman laajentaakseen sen kykyä analysoida semantiikkaa. Aikaisemmat tutkimukset ovat rajoittaneet tämän analyysin mittaamaan semanttisen johdonmukaisuuden, jossa tarkastellaan sitä, miten ihmiset käyttävät sanoja lauseissa.
Semanttinen tiheys menee kuitenkin askeleen pidemmälle ja arvioi myös sitä, miten ihmiset järjestävät sanansa lauseiksi. Tiimi ehdottaa, että tämä on parempi indikaattori henkisistä prosesseista, joita ihmiset käyttävät lauseiden muodostamiseen.
Koulutettuaan koneoppimisjärjestelmän "normaalin perustason" luomiseksi, joukkue ruokki sille keskusteluja 40 osallistujasta Pohjois-Amerikan Prodrome Longitudinal Study (NAPLS) -tutkimuksen diagnostiikkahaastatteluista.
NAPLS on monisivustoinen, 14 vuoden projekti, jonka tavoitteena on parantaa lääkäreiden kykyä diagnosoida psykoosin kehittymisvaarassa mahdollisesti olevia nuoria ja ymmärtää syyt.
Sitten joukkue vertaili NAPLS-keskustelujen koneoppimisanalyysiä perustietoihin. He vertailivat sitä myös seurantatietoihin, jotka osoittivat, mitkä osallistujat kehittivät psykoosia.
Tulokset paljastivat, että psykoosin myöhemmin kehittäneet osallistujat pyrkivät käyttämään enemmän ääniin liittyviä sanoja kuin lähtötaso, ja he käyttivät myös samanlaisia sanoja useammin.
"Jos voimme tunnistaa aiemmin vaarassa olevat henkilöt ja käyttää ennalta ehkäiseviä toimenpiteitä", selittää kirjoittaja, professori Elaine Walker, "voimme pystyä korjaamaan alijäämät."
"On olemassa hyviä tietoja, jotka osoittavat, että hoidot, kuten kognitiivinen-käyttäytymisterapia, voivat viivästyttää psykoosin puhkeamista ja ehkä jopa vähentää sen esiintymistä", hän lisää.
Tiimi on nyt koossa laajempia tietokokoelmia ja aikoo testata uutta koneoppimisen tekniikkaa muiden aivojen ja psykiatristen sairauksien, kuten dementian, kanssa.
"Tämä tutkimus on mielenkiintoinen paitsi sen potentiaalinsa paljastaa enemmän mielenterveydestä, myös sen ymmärtämiseksi, miten mieli toimii - miten se laatii ideoita yhteen."
Professori Phillip Wolff
