Умные часы помогают диагностировать психические заболевания

Результаты исследования опубликованы в журнале Cell. Учёные проанализировали данные, полученные с умных часов пяти тысяч подростков, используя искусственный интеллект (ИИ).

Благодаря датчикам носимых устройств и ИИ стало возможным диагностирование психических заболеваний и более глубокое понимание их природы. По словам профессора Марка Герштейна, обычно диагноз ставит психиатр во время личного осмотра.

Герштейн считает, что умные часы могут быть полезны для более комплексного подхода к диагностике. Исследование позволило установить связь между СДВГ у подростков и генетическими факторами.

Данные для диагностики СДВГ собирались на основе информации о пульсе, расходе калорий, интенсивности физической активности, количестве шагов и уровне сна. Выяснилось, что частота сердечных сокращений является ключевым показателем для прогнозирования СДВГ, в то время как информация о качестве сна помогает выявить симптомы тревожности.

Ранее американские учёные обнаружили, что умные часы могут быть полезны для определения воспалительного заболевания кишечника (ВЗК). С помощью анализа циркадных паттернов вариабельности сердечного ритма, данных об оксигенации и суточной активности пользователя удалось выявить проблемы со здоровьем.

Бенну — небольшой объект из группы околоземных астероидов Аполлона. Его открыл проект по поиску астероидов LINEAR (США) в 1999 году.

Диаметр Бенну — 560 метров, период обращения вокруг Солнца — примерно 1,2 года. По уточнённым данным, его столкновение с Землёй может произойти 24 сентября 2182 года с вероятностью в 0,04 процента.

Это делает его наиболее потенциально опасным для Земли объектом. Падение Бенну было бы эквивалентно взрыву 1150 мегатонн в тротиловом эквиваленте.

Для сравнения: Царь-бомба, мощнейшее взрывное устройство, испытанное человечеством, имела мощность взрыва около 58 мегатонн. «Принято считать, что планеты имеют шарообразную форму.

Вместе с тем существует класс небесных объектов с необычной для общего понимания структурой, — поясняет профессор кафедры астрономии и космической геодезии, научный руководитель Астрономической обсерватории им. В.

П. Энгельгардта Института физики КФУ Юрий Нефедьев.

— К последним относится и астероид Бенну (Bennu), имеющий ромбовидную форму. В настоящее время Бенну представляет собой наиболее загадочное небесное тело».

В 2016 году на Бенну был отправлен космический зонд NASA Osiris-REX. Когда он достиг поверхности, выяснилось, что астероид полый внутри или имеет очень пористую структуру.

Через семь лет после запуска миссии зонд отправил на Землю капсулу с образцами грунта с поверхности астероида, при этом сам зонд преодолел около шести миллиардов километров в космическом пространстве. У учёных была версия о том, что ромбовидная форма астероида связана с так называемой полостью Роша — областью вокруг космического объекта, в которой действуют гравитационные силы самого объекта.

Сотрудники КФУ решили проверить этот факт, проведя более детальное моделирование Бенну. Как рассказал Нефедьев, исследование ими структурных свойств малой планеты было основано на данных, полученных лазерным альтиметром OLA миссии OSIRIS-Rex, и анализе мультиспектральных снимков (0,44–0,89 мкм) Бенну.

Построенная учёными модель Бенну включает как значения измерений по высоте, так и влияние вращательных и гравитационных эффектов. «Модель показывает, что в экваториальной области наблюдается более сглаженная поверхность, чем в направлении к полюсам астероида, — говорит Нефедьев.

— Это объясняется тем, что астероид находится во вращательной полости Роша. Но самое главное — нам удалось подтвердить теоретическую гипотезу о том, что воздействие солнечного ветра, гравитации создаёт целый спектр устойчивых орбит излучаемых Бенну частиц.

При этом мелкие, менее 1 сантиметра, частицы удаляются, а оставшиеся, более крупные, возвращаются и концентрируются в районе экватора Бенну, чем и обусловлена его ромбовидная форма».

Первая — теория соматических мутаций — утверждает, что старение происходит из-за накопления случайных изменений в последовательностях ДНК. Вторая — теория эпигенетических часов — предполагает, что старение связано с накоплением модификаций, которые влияют на активность генов, не меняя саму последовательность ДНК.

Эти модификации иногда могут быть обратимыми. В рамках исследования учёные сравнили генетические мутации и эпигенетические изменения.

Результаты показали, что мутации предсказуемо соотносятся с изменениями в метилировании ДНК — одной из форм эпигенетических модификаций. Исследователи отмечают, что одна мутация может инициировать каскад эпигенетических изменений по всему геному, а не ограничиваться лишь местом возникновения.

Эта взаимосвязь позволяет использовать данные о мутациях для прогнозирования биологического возраста, сравнимого с результатами на основании эпигенетических изменений. По словам исследователя Трея Идекера, эти результаты подчёркивают необходимость пересмотра стратегии обращения последствий старения.

Учёные пока не уверены, в какой степени эти изменения являются следствием соматических мутаций, однако исследование подтверждает важность понимания этого процесса для разработки новых методов лечения, направленных на снижение признаков старения. Учёный Зейн Кох добавил, что исследование открывает новые горизонты в объяснении работы эпигенетических часов и их роли в старении.

Он отмечает, что понимание природы эпигенетических изменений может привести к более эффективным стратегиям в борьбе с возрастными болезнями. Его коллега Стивен Каммингс указывает на то, что, если мутации действительно лежат в основе старения, это изменяет представления о том, как следует воспринимать этот процесс.

«Старение очевидно не является запрограммированным процессом; это скорее результат кумулятивных изменений, связанных с воздействием случайностей на ДНК», — подчёркивает он. Авторы работы указывают на необходимость дальнейших исследований, чтобы окончательно выяснить, как эти молекулярные механизмы взаимодействуют и как они могут быть использованы в разработке новых подходов к борьбе со старением.

По их мнению, продолжение этих анализов приведёт к созданию более точных и эффективных методов лечения возрастных заболеваний, что позволит значительно улучшить качество жизни стареющего населения.

Об этом сообщает журнал MIT Technology Review. По словам учёных, медицинские модели искусственного интеллекта в основном полагаются на визуальный анализ, в чём они крайне преуспели.

Однако даже самые передовые модели по диагностированию рака оказались малоэффективны. Так, специалисты Клиники Мейо обучили свою модель Atlas на 1,2 миллиона образцов из 490 тысяч случаев.

Но при определении рака простаты точность инструмента составила всего 70,5 процента, тогда как точность экспертов-людей — 84,6 процента. Главный врач Providence Genomics Карло Бифулко заметил, что при диагностировании онкологических заболеваний точность даже 90 процентов не считается отличным показателем.

Однако существующие ИИ-модели не могут добиться успеха из-за дефицита данных, применяемых для обучения. Специалисты Клиники Мейо Эндрю Норган заметил, что лишь 10 процентов патологоанатомических практик в США оцифрованы.

Технический директор компании Aignostics Максимилиан Альбер заметил, что большая часть образцов находится «под стеклом» в архивах: «прочёсывая базы данных в поисках тканей с редкими заболеваниями, вы найдёте не больше 20 образцов за 10 лет». Второй проблемой специалисты назвали большой размер документов, содержащих данные о биопсии конкретных тканей.

Образцы настолько крошечные, что их увеличивают до такой степени, что цифровое изображение содержит более 14 миллиардов пикселей. Это примерно в 387 тысяч раз больше изображений, на которых обычно обучают медицинские модели искусственного интеллекта.

В конце января специалисты Йельского университета нашли способ использовать умные часы для диагностирования психических заболеваний. Им удалось получить информацию об СДВГ и тревожности у подростков.

Кожа и белки его глаз приобрели серебристо-серый оттенок. Обследование показало, что в организме пациента есть отложения серебра, из-за которых изменился цвет кожи.

Это явление называется аргирией. Аргирия возникает, когда частицы серебра накапливаются в тканях организма.

Это приводит к неожиданным визуальным эффектам, которые порой напоминают научную фантастику. В прошлом серебро использовали в медицине из-за его антимикробных свойств.

Но современные исследования показывают, что чрезмерное потребление серебра может привести к устойчивым изменениям в цвете кожи, иногда необратимым. При аргирии ионы серебра попадают в кровеносную систему и оседают в дерме, где их сложно удалить.

Солнечный свет активирует фотохимические реакции, которые превращают ионы в металлическое серебро. Из-за этого кожа может осветлиться до голубоватых или серых оттенков, особенно на светлой коже.

На тёмной коже такие изменения проявляются в виде более тёмных оттенков, создавая эффект случайной татуировки. Есть и другие примеры, когда пищевые продукты влияют на цвет кожи.

Например, хризиаз — состояние, при котором золотые отложения проникают в кожу. Раньше препараты на основе золота применяли для лечения воспалительных заболеваний, и у пациентов, которые их принимали, наблюдались характерные изменения цвета кожи, похожие на аргирию.

Ещё один распространённый случай изменения цвета кожи — каротинодермия. При этом состоянии кожа приобретает интенсивный оранжевый цвет из-за употребления продуктов, богатых каротиноидами, таких как морковь, сладкий картофель и тыква.

Эти пигменты, растворимые в жирах, усваиваются в тонком кишечнике и накапливаются в тканях, включая жирные слои кожи. Это и придаёт ей золотистый оттенок.

Бета-каротин — наиболее известный каротиноид, который определяет яркий оранжевый цвет. Он легко усваивается организмом.

В тонком кишечнике и печени ферменты превращают бета-каротин в витамин А, который важен для здоровья глаз, иммунной системы и кожи. Но избыточные количества бета-каротина, которые не превращаются в витамин А, накапливаются в виде пигмента.

Особенно заметно это на ладонях и подошвах ног, где кожа толще. «Механизм, из-за которого кожа становится оранжевой, основан на химической структуре каротиноидов.

Бета-каротин поглощает свет синего спектра, отражая оранжевый, что и создаёт эффект загара на коже. В отличие от него, другие каротиноиды, такие как лютеин и зеаксантин, которые присутствуют в зелёных овощах, менее заметны из-за меньшего количества в рационе и меньшего накопления в коже», — объясняют эксперты.

Исследования также показывают, что кожа, богатая каротиноидами, воспринимается как более привлекательная, чем естественная загорелая кожа. Другие растительные пигменты, такие как антоцианы, беталаины и хлорофилл, полезны для здоровья, но не оставляют заметного влияния на цвет кожи.