人工知能 (AI) 機械学習の最大のチャンスの 1 つは、健康と病気の診断の分野です。あ 新しい画期的な研究 は、たった一晩の睡眠から非侵襲的に収集されたデータから、AI がどのようにして人が 100 を超える深刻な病状を発症するリスクを予測できるかを示しています。
「この研究は、リスク層別化と長期的な健康モニタリングのための睡眠ベースの基礎モデルの可能性を強調しています」とスタンフォード大学の共同責任著者であるJames Zou氏とEmmanuel Mignot氏は、共著者のRahul Thapa氏、Magnus Ruud Kjaer氏、Bryan He氏、Ian Covert氏、Hyatt Moore IV氏、Umaer Hanif氏、Gauri Ganjoo氏、M. Brandon Westover氏、Poul氏らと共同で書いている。ジェナムとアンドレアス・ブリンク・ケアー。
なぜ寝るのですか？
睡眠は、感情の調節、認知、回復力、集中力、記憶力に影響を与えるため、身体的な健康だけでなく、精神的な健康を維持するためにも不可欠な部分です。全米精神疾患同盟（NAMI）によると、不眠症の症例の推定50パーセントは心理的ストレス、不安、うつ病に関連しており、強迫性障害（OCD）は睡眠不足と関連していることが多いという。
クリーブランドクリニックによると、睡眠障害には80種類以上あるという。最も一般的なものには、慢性不眠症、閉塞性睡眠時無呼吸症候群、むずむず脚症候群、レム睡眠行動障害、ナルコレプシー、睡眠相遅延症候群、交代勤務睡眠障害などがあります。
よく眠れていない人は誰ですか？
米国だけでなく世界中で、よく眠れていない人がたくさんいます。 Global Market Insights によると、睡眠障害市場は 2034 年までに 720 億米ドルに達し、2025 年から 2034 年まで年間平均成長率 10% で成長すると予想されています。米国脳財団は、米国だけでも 5,000 万人から 7,000 万人が睡眠障害または覚醒障害を抱えていると推定しています。米国疾病予防管理センターによると、成人アメリカ人のおよそ 3 人に 1 人が、毎日十分な休息や睡眠をとっていないと報告しています。 Benjafieldらによる2019年の研究によると、世界には30～69歳の睡眠時無呼吸症候群の成人が10億人近くいる。に掲載されました ランセット呼吸器医学。睡眠時無呼吸症候群は睡眠障害のひとつにすぎません。
一晩の睡眠: AI データの宝庫
研究者らは、一晩の睡眠研究中に非侵襲的に収集されたデータである睡眠ポリグラフィー (PSG) データでトレーニングされた SleepFM と呼ばれるマルチモーダル AI モデルを作成しました。ギリシャ語の接頭語「ポリ」は「多くの」を意味し、ポリソムノグラフィーでは多くの生理学的信号が記録されます。
PSG中は、パルスオキシメトリーによる血中酸素濃度、眼電図による目の動き、心電図による心拍数、呼吸、筋電図による脚の動きに加えて、脳波が脳波（EEG）によって非侵襲的かつ痛みなく記録されます。睡眠ポリグラフィーは、夢遊病、睡眠時無呼吸症候群、その他の睡眠関連呼吸障害、長期不眠症、周期性四肢運動障害、ナルコレプシー、レム睡眠行動障害などの睡眠行動を診断するためのゴールドスタンダードです。
AI モデルのパフォーマンスに関しては、高品質のトレーニング データを含む大規模なデータセットがあれば、全体的な精度が向上する可能性があります。この研究では、AI モデルは、585,000 時間以上の精選された記録で、複数のコホートにわたる約 65,000 人の参加者から得た睡眠ポリグラフィーのデータに基づいてトレーニングされました。このコホートには、スタンフォード睡眠クリニック (SSC)、高齢男性における睡眠障害の結果 (MrOS)、アテローム性動脈硬化症の多民族研究 (MESA)、および BioSerenity からの睡眠ポリグラフィーのデータが含まれます。睡眠心臓健康調査 (SHHS) からのデータを使用してアルゴリズムを微調整しました。
SleepFM をトレーニングするために、チームはラベル付きデータを必要としない自己教師あり学習アルゴリズムを使用しました。次に研究者らは、1,000 を超える疾患表現型に対して AI をテストしました。 AI モデルは、どちらも神経変性疾患であるアルツハイマー病とパーキンソン病の予測において特に優れた性能を発揮しました。科学者らによると、彼らの AI モデルは、認知症、脳卒中、心不全、慢性腎臓病、心筋梗塞、心房細動、全死因死亡などを含む 130 の健康状態を正確に予測しました。
「この研究は、基礎モデルがマルチモーダルな睡眠記録から睡眠の言語を学習し、スケーラブルでラベル効率の高い分析と病気の予測を可能にすることを示しています」と研究者らは結論づけています。
#AIは一晩の睡眠から130の健康上の問題を予測できる