التنبؤ بمرض الزهايمر بمساعدة الذكاء الاصطناعي

نشرت دراسة حديثة من قبل جمعية الزهايمر تسلط الضوء على طريقة جديدة للكشف المبكر قد تساعد في إنقاذ ملايين الأرواح. تفحص الدراسة استخدام الذكاء الاصطناعي في بروتوكولات التنبؤ الآلية المدمجة مع طرق فحص الصوت لتحديد التقدم من ضعف الإدراك الخفيف (MCI) إلى مرض الزهايمر (AD) بدقة خلال فترة ست سنوات. إليك ما تحتاج إلى معرفته.

الزهايمر & الخرف

أي شخص عاش مع أو ساعد قريبًا مصابًا بالزهايمر والخرف يمكنه أن يشهد على صعوبات الوضع. ومن الجدير بالذكر أن مرض الزهايمر هو السبب الرئيسي للخرف على مستوى العالم. إنه اضطراب دماغي تقدمي يضعف قدرات الشخص العقلية مع مرور الوقت. العملية تدريجية، حيث تتطور الأعراض من نسيان بسيط إلى فقدان الذاكرة، والارتباك، وإهمال الذات، وفقدان القدرة على الكلام. ومن الجدير بالذكر أن المرضى الذين يعانون من ضعف الإدراك الخفيف (MCI) لديهم فرصة أعلى بكثير للإصابة بمرض الزهايمر.

حقائق مرض الزهايمر

مرض الزهايمر هو سادس أكبر قاتل للأمريكيين ولا يزال مصدر قلق كبير على مستوى العالم. وجدت دراسة عام 2023 أن أكثر من 6.7 مليون أمريكي يعانون من هذا المرض، مما قد يجعل المرضى غير قادرين على العناية بأنفسهم، أو التعرف على أفراد عائلتهم، أو أداء المهام اليومية الضرورية.

للأسف، أشار البحث أيضًا إلى زيادة المخاطر في المستقبل. وتوقع أن يعاني 13.8 مليون مواطن أمريكي من المرض بحلول عام 2060. هذه العوامل دفعت العديد من الباحثين إلى البحث عن حلول وطرق وقائية للمساعدة في تقليل هذه المخاطر، مما قد ينقذ العديد من الأرواح.

علم أمراض الزهايمر

مصطلح علم أمراض الزهايمر يشير إلى كيفية بدء تدهور الدماغ تحت وطأة المرض. تتطلب الطرق الحالية إجراء اختبارات نفسية عصبية (NPTs)، مما يسمح للمتخصصين في الرعاية الصحية بمراقبة مستويات ببتيدات بيتا-أميلويد (Aβ)، وبروتين تاو المفرط الفسفرة، والخلايا النجمية التفاعلية، وتفعيل الخلايا الدبقية الدقيقة، وعلامات حيوية أخرى. جميع هذه العوامل يمكن أن تشير إلى التهاب مزمن ومشكلات أخرى مرتبطة بظهور الزهايمر.

القيود الحالية على علم أمراض الزهايمر

توجد بعض العيوب الكبيرة في هذه الأساليب لتحديد خطر الزهايمر لدى المريض. أولاً، هي مكلفة. كل اختبار يمكن أن يكلف آلاف الدولارات، مما يجعله متاحًا فقط لمن لديهم تأمين أو إمكانية تمويل. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تكون هذه الأساليب غازية. كلما اضطررت إلى اختراق الجلد، يزداد خطر العدوى ومضاعفات أخرى.

مستقبل كشف الزهايمر يعتمد على الصوت

لاحظ الباحثون وجود ارتباط مباشر بين تدهور الكلام وضعف الإدراك الخفيف (MCI). وبالتالي، تم القيام بالكثير من العمل لتوثيق وتسجيل هذه التغييرات لأغراض البحث. اليوم، تتوفر آلاف الساعات من تسجيلات الصوت من الفحوصات النفسية العصبية. بالإضافة إلى ذلك، تُرفق بيانات أخرى بهذه التسجيلات. تُعد دراسة FHS هذه أكبر مجموعة من التسجيلات.

دراسة فرامنجام للقلب (FHS)

تُجرى دراسة فرامنجام للقلب (FHS) منذ عام 1948. هذه الدراسة طويلة الأمد لصحة القلب والأوعية الدموية بحثت آلاف الرجال الذين تعرضوا لسكتات دماغية أو نوبات قلبية. مكنها نهجها الطويل الأمد من إنشاء نماذج توقع المخاطر لمدة 10-30 سنة، والتي أثبتت أهميتها في الوقاية، وتطوير الأدوية، والآن برمجة نماذج الذكاء الاصطناعي.

يحظى هذا الجهد التعاوني بدعم من المعهد الوطني للقلب والرئة والدم (NHLBI) وجامعة بوسطن، وهو أحد أطول وأكثر الدراسات القلبية نجاحًا التي أُجريت على الإطلاق. وبالتالي، ساعدت بياناته في تحقيق العديد من الإنجازات الطبية ويظل مصدرًا قويًا للبيانات الصحية طويلة الأمد.

كجزء من الدراسة، تم إدخال اختبارات الكلام إلى البيانات في عام 2005. ومنذ ذلك الحين، سجل العلماء آلاف أنماط الكلام لدى المرضى قبل وخلال الزهايمر. وفرت هذه التسجيلات رؤى قيمة حول كيفية تدهور العقل أثناء الزهايمر.

الذكاء الاصطناعي يعزز طرق التشخيص

سمحت ثورة الذكاء الاصطناعي للمهندسين بإنشاء أنظمة إنذار مبكر أكثر تقدمًا وكفاءة. في هذه الحالة، تم استخدام معالجة اللغة الطبيعية (NLP) للذكاء الاصطناعي لتشخيص السمات اللغوية التي تشير إلى تدهور الإدراك. يمكن للخوارزمية مقارنة ملايين نقاط البيانات لتحديد موقع المرضى بدقة على مقياس الخرف بناءً على تواصلهم.

دراسة الزهايمر والخرف

طبّق الدراسة تقنيات معالجة اللغة الطبيعية مع أساليب التعلم الآلي لتعزيز نماذج التنبؤ بضعف الإدراك الخفيف (MCI) والخرف. أخذ الفريق تسجيلات مقابلات الاختبار من أكثر من 166 مشاركًا في دراسة فرامنجام للقلب (FHS) لإنشاء هذه النماذج. شملت النماذج مجموعة من الخيارات، من البيانات الديموغرافية إلى طيف كامل من البيانات.
كان الاختلاف الرئيسي عن المحاولات السابقة هو أن الفريق ركز أساسًا على تقدم MCI إلى الزهايمر بدلاً من الإدراك الطبيعي. شمل ذلك 90 حالة MCI تقدمية و76 حالة MCI مستقرة كجزء من النهج. تم إدخال هذه البيانات إلى خوارزمية ذكاء اصطناعي متقدمة فحصت العوامل الرئيسية.

بيانات الإدخال

استخدم النظام نسخة من نموذج الانحدار اللوجستي التي استفادت من درجات الاختبارات الفرعية وTAS كمؤشرات رئيسية للتنبؤ. كجزء من هذا النهج، أنشأ الفريق أولاً أداة تفريغ نصي سهلت استيراد بيانات دراسة فرامنجام للقلب (FHS) المسجلة مسبقًا.

بيانات الكلام

شملت بيانات الكلام من الـ166 مشاركًا مقابلة مدتها ساعة مع كل شخص. تم تسجيل هذه البيانات مسبقًا وتخزينها رقمياً، مما استلزم من الفريق إنشاء طرق لتحويل هذه البيانات بسهولة إلى نص ثم إلى نماذج ذكاء اصطناعي.

المشفر العام للجمل

صُمم المشفر العام للجمل لتقليل عبء استيراد بيانات FHS. يقوم النظام بمسح بيانات FHS تلقائيًا وتوليد تمثيلات متجهية بناءً على مقاطع محددة من نص كل مريض. يساعد هذا النهج الذكاء الاصطناعي على تقديم تنبؤات أكثر دقة مع تقليل عبء العمل.

تحسينات نماذج الذكاء الاصطناعي

استخدم فريق البحث هذه النصوص لإنشاء خوارزمية تعلم عميق قوية للذكاء الاصطناعي. يقوم النظام تلقائيًا باختيار بيانات عشوائية من تقرير FHS وعينات منها. استُخدمت هذه البيانات لإنشاء وترميز محتوى الاختبارات الفرعية. في المجموع، تم استخدام ثمانية تمثيلات محددة لتقييم تقدم الزهايمر وMCI.

نماذج الانحدار اللوجستي

تم إنشاء نماذج ذكاء اصطناعي جديدة تم تدريبها من البيانات الكمية المرتبطة بكل محتوى اختبار فرعي. تم تقييم المحتوى واستخدامه كمدخلات فردية للنمذجة. ثم تم تفصيل هذه النماذج واختبار فعاليتها مما أدى إلى الحصول على متوسط درجة النص (TAS) لكل منها. مكنت هذه الدرجات وTAS الذكاء الاصطناعي من مراقبة تقدم MCI بدقة.

شمل النموذج الأساسي مجموعة كبيرة من البيانات القيمة عن المشاركين. تحديدًا، شمل الديموغرافيات، حالة حامل جين APOE، عوامل صحية، وميزات نصية مستوردة من دراسة FHS. حقق هذا النموذج أعلى درجة، حيث أظهر دقة تقارب 80٪ في تحديد ظهور الزهايمر خلال ست سنوات.

اختبر الفريق أيضًا نموذجًا يراعي فقط البيانات الديموغرافية للمشاركين. كما كان هناك نموذج نصي فقط يستفيد من مدخلات نصية من FHS كمصدر رئيسي للمراجعة. ومن الجدير بالذكر أن نموذج الذكاء الاصطناعي الديموغرافي توقع الزهايمر بدقة 68.8٪. وبشكل مدهش، حقق النموذج الأكثر دقة، الذي شمل جميع البيانات ذات الصلة، دقة 79٪.

اختبار النماذج

تم اختبار أداء كل نموذج باستخدام نهج التحقق المتقاطع k-fold الجماعي الذي فحص عوامل رئيسية تشمل الدقة، والضبط، والحساسية، والخصوصية. كما تم إجراء اختبارات التحقق المتقاطع واختيار الميزات.

النتائج

نتائج الدراسة واعدة. حقق نموذج الكشف بالذكاء الاصطناعي الجديد دقة 79٪ في تحديد ظهور الزهايمر خلال 6 سنوات. وجد الفريق أن كلما زادت مدخلات البيانات، كلما زادت دقة الذكاء الاصطناعي في تحديد خطر الشخص. وبالتالي، تُعد بيانات الكلام، العمر، الجنس، ومستوى التعليم جميعها عوامل تلعب دورًا في خطر تعرض الشخص للزهايمر.

فوائد دراسة مرض الزهايمر

هناك بعض الفوائد الجدية التي يمكن أن تقدمها هذه الدراسة للشخص العادي. أولاً، طرق التنبؤ القائمة على الذكاء الاصطناعي أكثر تكلفة وتوفرًا للجمهور. تستمر تكلفة الاختبارات الحالية في نظام الرعاية الصحية الربحي في الارتفاع بسبب الحاجة إلى المختبرات والعينات. يلغي النظام الجديد للذكاء الاصطناعي هذه المتطلبات، مما يقلل بشكل كبير من التكاليف لجميع المشاركين.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد دمج نظام كشف آلي الأطباء والمتخصصين في الرعاية الصحية على وصف العلاجات والأدوية بدقة وسرعة أكبر عندما يكون ذلك ممكنًا. قد تُحدث هذه الاستجابات المحسنة فرقًا حاسمًا بين الحياة والموت في العديد من الحالات.

غير غازي

هذه الطريقة القائمة على الذكاء الاصطناعي للكشف عن الزهايمر غير غازية. لا حاجة للأطباء لأخذ عينات نسيجية لتحديد تقدم الزهايمر، مما يقلل من خطر العدوى أو مضاعفات أخرى.

الشركات التي قد تستفيد من هذه الدراسة

يمكن للعديد من الشركات تحسين منتجاتها وخدماتها من خلال دمج طريقة الكشف الآلي بالذكاء الاصطناعي للزهايمر الجديدة. تتخصص هذه الشركات في طرق الوقاية والتنبؤ بالزهايمر. وبالتالي، يمكنها تحسين تشخيص المرضى ووصف العلاجات، مما يؤدي إلى تسريع أوقات الاستجابة. إليكم شركتين في وضعية دمج هذه التقنية اليوم.

1. Biogen

BIIB مخطط السعر

Biogen هي شركة تكنولوجيا حيوية رائدة مقرها في ماساتشوستس، الولايات المتحدة. تمتلك الشركة مجموعة متنوعة من المنتجات المصممة للوقاية والعلاج ومساعدة المصابين بالأمراض العصبية والمناعية الذاتية. سيسهم دمج نموذج كشف الزهايمر الآلي مثل النموذج الذي أنشأه الباحثون في تحسين وقت استجابة الشركة بشكل كبير.
يُعتبر سهم Biogen قويًا بفضل تاريخه وموقعه في السوق. شهدت الشركة نموًا بطيئًا ومستقرًا خلال السنوات الأربع الأخيرة وتبلغ قيمتها السوقية الحالية 33.16 مليار دولار. يتوقع المحللون أن تشهد الشركة مزيدًا من الزيادة في الإيرادات بفضل جهودها الرائدة والطلب المتزايد على أساليب الوقاية المبكرة.

2. Eisai

تظل شركة Eisai التي تتخذ من طوكيو مقرًا لها قوة عالمية في قطاع البحث والتطوير الطبي. تتخصص الشركة في استيراد وتصدير الأدوية وتعاونت مع علامات تجارية رائدة أخرى، بما في ذلك Biogen، في اتفاقية دواء لمرض الزهايمر. تمكّن هذه الاتفاقية الشركات من مشاركة البيانات بحرية على أمل تحقيق اختراق كبير في تشخيص وعلاج هذا المرض.
تُعد Eisai رائدة في السوق وساعدت في البحث وتطوير بعض الأدوية الناجحة للغاية. تحظى الشركة بدعم قوي من مجتمع المستثمرين وتم إدراجها في محفظة نموذجية ESG من Argus في الولايات المتحدة. تستند توصية هذا السهم إلى معايير البيئة والحوكمة والاجتماعية. لهذه الأسباب، يُعد ESALY إضافة حكيمة لأي محفظة استثمارية.

مستقبل الرعاية الصحية بالذكاء الاصطناعي

تُعد هذه الدراسة واحدة من العديد التي جذبت انتباه المصابين بالزهايمر. قريبًا، قد تتوفر أدوات تشخيصية آلية وميسورة التكلفة للاستخدام المنزلي تمكّن أي شخص، من أي مكان، من مراقبة خطر صحته. لن تقتصر هذه الأجهزة على الوقاية من الزهايمر فقط. إليكم بعض التحسينات الطبية المثيرة للذكاء الاصطناعي.

كشف السكتة الدماغية بالذكاء الاصطناعي

توجد الآن أنظمة ذكاء اصطناعي للمساعدة في اكتشاف السكتات الدماغية. بالنسبة للعاملين في الطوارئ، فإن تحديد ما إذا كان الشخص يعاني من سكتة دماغية أو مرض آخر غالبًا ما يكون الخطوة الأولى لإنقاذ حياته. ومن الجدير بالذكر أن فريقًا من مهندسي الطب الحيوي بجامعة RMIT أنشأ أداة جديدة تستفيد من الذكاء الاصطناعي لتحديد السكتة الدماغية (CVA) في ثوانٍ. يستخدم البرنامج كاميرا الهاتف الذكي لمعاينة وتحديد ما إذا حدثت سكتة دماغية عبر ملامح الوجه.

الكلام المدعوم بالذكاء الاصطناعي

الكلام المدعوم بالذكاء الاصطناعي هو مجال آخر في الرعاية الصحية شهد تحسينًا كبيرًا. تستخدم هذه الأنظمة نماذج لغة ضخمة لمساعدة الأشخاص الذين لا يستطيعون نطق الكلمات بسبب الحوادث أو الإعاقات على إنشاء جمل في الوقت الحقيقي. تساعد هذه التقنية بالفعل آلاف الأشخاص الذين يعانون من مشاكل في التواصل على التغلب على الصعوبات والعيش بحياة أكثر إشباعًا.

الحركة المدعومة بالذكاء الاصطناعي

ساهمت أنظمة الذكاء الاصطناعي أيضًا في تحسين القدرة على الحركة لملايين الأشخاص. يستخدم الباحثون الآن الذكاء الاصطناعي لتحسين أداء الهياكل الخارجية (الإكسوسكيلتون). كانت هذه الأجهزة تتطلب في السابق جهاز تحكم عن بُعد لتشغيلها من قبل المستخدم، لكنها الآن تستطيع تحديد حركتك التالية ومساعدتك تلقائيًا على صعود السلالم، والمنحدرات الحادة، وغيرها من التضاريس التي كانت عادةً مستحيلة على أنظمة المساعدة في المشي الأخرى.

الذكاء الاصطناعي يساعد في التغلب على مرض الزهايمر

يمكن لتقنية الذكاء الاصطناعي مساعدة المصابين بمرض الزهايمر على تتبع ذاكرتهم المتلاشية والعيش بحياة أفضل. تُظهر هذه التطورات الأخيرة كيف يمكن للوقاية والتشخيص بالذكاء الاصطناعي أن يكونا الخطوتين الأوليين نحو القضاء نهائيًا على هذا المرض. وبالتالي، توفر هذه الأبحاث مستوى جديدًا من الثقة وتفتح الباب أمام مجتمع أكثر صحة ونشاطًا من الناحية الإدراكية في المستقبل.
انقر للحصول على المزيد من تطورات الذكاء الاصطناعي المثيرة.