Как ИИ анализирует речь и диагностирует шизофрению

Ученые из Института неврологии UCL разработали новые средства, основанные на языковых моделях искусственного интеллекта, которые способны анализировать незначительные особенности речи пациентов с диагнозом шизофрения.

Исследование, опубликованное в PNAS, нацелено на понимание, как автоматизированный анализ речи может помочь медицинским работникам и ученым в диагностике и оценке психиатрических заболеваний.

На данный момент диагностика психических расстройств в значительной степени зависит от бесед с пациентами и их близкими, и при этом биохимические анализы и сканирование мозга имеют ограниченное применение. Однако эта недостоверность ограничивает понимание корней психических заболеваний и отслеживание эффективности лечения.

Исследователи пригласили 26 участников с диагнозом шизофрении и 26 участников контрольной группы выполнить две задачи на беглость речи, в которых их попросили назвать как можно больше слов, связанных с категорией "животные" или начинающихся с буквы "п" в течение пяти минут.

Для анализа ответов участников, исследователи использовали языковую модель искусственного интеллекта, обученную на обширных объемах интернет-текста с целью представления смысла слов, аналогично человеческому пониманию. Они проверили, можно ли с помощью этой модели предсказать, какие слова люди будут называть спонтанно, и установили, что предсказуемость ответов была выше у участников контрольной группы, чем у пациентов с шизофренией, причем различие было наиболее заметным у пациентов с более выраженными симптомами.

Исследователи предполагают, что эта разница может быть связана с тем, как мозг формирует связи между воспоминаниями и идеями, а также сохраняет эту информацию в так называемых "когнитивных картах". Они нашли подтверждение этой теории во второй части исследования, где использовалось сканирование мозга для измерения активности в участках мозга, ответственных за создание и хранение "когнитивных карт".

Ведущий автор исследования, доктор Мэтью Нур (Институт неврологии Калифорнийского университета в Квин-Сквер и Оксфордский университет), отметил:

"До недавнего времени автоматический анализ речи был недоступен для медиков и ученых. Однако с появлением языковых моделей искусственного интеллекта, таких как ChatGPT, ситуация начинает меняться. Это исследование демонстрирует потенциал применения языковых моделей искусственного интеллекта в области психиатрии, которая тесно связана с языком и смыслом".

Шизофрения — это серьёзное и распространенное психическое расстройство, которое затрагивает более 24 миллионов людей по всему миру, включая более 685 000 человек в Великобритании.

Симптомы этого расстройства, согласно Национальной службе здравоохранения, могут включать галлюцинации, бред, размышления и изменения в поведении.

Команда из UCL и Оксфорда планирует дальнейшее использование этой технологии на более обширной выборке пациентов с разнообразными речевыми особенностями, чтобы определить, может ли она быть полезной в клинической практике.

"Мы вступаем в захватывающую эпоху в области исследований в нейробиологии и психического здоровья. Объединяя современные языковые модели искусственного интеллекта с технологией сканирования мозга, мы начинаем раскрывать, как формируется смысл в мозге и как это может быть искажено при психических расстройствах. Интерес к применению языковых моделей искусственного интеллекта в медицине растет. Если эти инструменты будут безопасными и надёжными, можно ожидать, что они найдут применение в клинической практике в ближайшие десятилетия", — доктор Мэтью Нур.