AI kan förutsäga psykosrisk i vardagsspråket
Folkets språk kan avslöja ledtrådar om deras framtida risk att utveckla psykos. Forskare avslutade detta efter att ha studerat de subtila funktionerna i människors vardagliga tal.
Forskare vid Emory University i Atlanta, GA och Harvard University i Boston, MA, använde en maskininlärningsteknik för att analysera språk i en grupp unga utsatta.
De fann att de kunde förutsäga vilka individer som skulle utveckla psykos med en noggrannhet på 93%.
En ny npj schizofreni studiepapper beskriver hur teamet utvecklade och testade metoden.
Seniorstudieförfattaren Phillip Wolff, professor i psykologi vid Emory University, förklarar att tidigare forskning redan hade fastställt att "subtila drag av framtida psykos finns i människors språk." Han noterade dock: "Vi har använt maskininlärning för att faktiskt avslöja dolda detaljer om dessa funktioner."
Han och hans kollegor utformade sin maskininlärningsmetod för att mäta två språkliga variabler: semantisk densitet och användning av ord relaterade till ljud.
De drog slutsatsen att ”omvandling till psykos signaleras av låg semantisk densitet och samtal om röster och ljud.”
Låg semantisk densitet är ett mått på vad teamet kallar ”fattigdom av innehåll” eller vaghet.
"Detta arbete," konstaterar författarna, "är ett bevis på konceptstudie som visar att indikatorer för framtida mental hälsa kan extraheras från människors naturliga språk med hjälp av beräkningsmetoder."
Maskininlärning och psykos symtom
Maskininlärning är en typ av artificiell intelligens där datorer ”lär sig av erfarenhet” utan att forskare behöver programmera inlärningen uttryckligen.
Ett maskininlärningssystem letar efter mönster i en känd uppsättning data och bestämmer vilka mönster som identifierar specifika funktioner. Efter att ha "lärt sig" vad dessa funktioner är kan det outtröttligt identifiera dem i en ny uppsättning data.
Maskininlärning kan upptäcka mönster i människors språkanvändning som även läkare som har genomgått utbildning för att diagnostisera och behandla personer som riskerar psykos kanske inte märker.
”Att försöka höra dessa finesser i samtal med människor är som att försöka se mikroskopiska bakterier med dina ögon”, förklarar den första studieförfattaren Neguine Rezaii, en stipendiat vid neurologiska institutionen vid Harvard Medical School.
Det är dock möjligt att använda maskininlärning för att hitta vissa subtila mönster som gömmer sig på människors språk. "Det är som ett mikroskop för varningstecken på psykos", tillägger hon.
Rezaii började arbeta med studien medan hon var bosatt vid Institutionen för psykiatri och beteendevetenskap vid Emory University School of Medicine.
Psykos är ett sinnestillstånd där det kan vara svårt att se skillnaden mellan vad som är verkligt och vad som inte är.
När en person kommer in i detta sinnestillstånd kallar läkare det för en psykotisk episod. Under ett sådant avsnitt upplever människor störda uppfattningar och tankar. Illusioner och hallucinationer är vanliga symptom på psykos.
Under en psykotisk episod kan en person uppvisa olämpligt beteende eller prata osammanhängande. Dessutom kan de uppleva sömnstörningar och bli socialt tillbakadragna, deprimerade och oroliga.
I USA kommer cirka 3% av människor att uppleva en period av psykos under sin livstid, enligt siffror från National Institute of Mental Health, som är en av National Institutes of Health (NIH).
Förbättra tidig diagnos av psykosrisk
Psykos är ett kännetecken för schizofreni och andra allvarliga psykiska hälsotillstånd.
Varningssignalerna för psykos börjar vanligtvis under mitten till sena tonåren med ett kluster av psykossymtom som läkare beskriver som prodromalt syndrom.
Cirka 25–30% av tonåringarna som utvecklar prodromalt syndrom kommer att utveckla en psykotisk sjukdom som schizofreni.
Från intervjuer och tester av kognitiv förmåga kan läkare med lämplig utbildning vanligtvis förutsäga vilka personer med prodromalt syndrom som fortsätter att utveckla psykos med en noggrannhet på cirka 80%.
Forskare försöker olika metoder för att förbättra denna förutsägningshastighet och göra diagnosprocessen mer exakt och rak. Maskininlärning är en av dessa metoder.
Prof. Wolff och hans team inledde sin studie med att få sitt maskininlärningssystem för att identifiera språkliga normer för vardagliga samtal.
De matade systemet online-konversationer från 30 000 användare av Reddit. Reddit är en onlinenyhet, innehållsklassificering och diskussionsplattform där registrerade användare kan prata om olika ämnen.
Teamet använde Word2Vec-programvaran för att analysera enskilda ord i konversationen. Programvaran kartlägger ord så att de som har liknande betydelser är nära varandra i ”semantiskt utrymme”, medan de som har mycket olika betydelser ligger långt ifrån varandra.
Forskarna lade till ett annat program i systemet för att utöka dess förmåga att analysera semantik. Tidigare studier har begränsat denna analys till att mäta semantisk koherens, som tittar på hur människor använder ord över meningar.
Semantisk densitet går dock ett steg längre och bedömer också hur människor organiserar sina ord i meningar. Teamet föreslår att detta är en bättre indikator på de mentala processer som människor använder för att bilda meningar.
Efter att ha tränat maskininlärningssystemet för att upprätta en "normal baslinje" matade teamet sedan konversationerna från diagnostiska intervjuer med 40 deltagare i den nordamerikanska Prodrome Longitudinal Study (NAPLS).
NAPLS är ett 14-årigt projekt med flera platser som syftar till att förbättra läkarnas förmåga att diagnostisera ungdomar som kan riskera att utveckla psykos och förstå orsakerna.
Teamet jämförde sedan maskininlärningsanalysen av NAPLS-konversationerna med basdata. De jämförde det också med uppföljningsdata som visade vilka deltagare som utvecklade psykos.
Resultaten avslöjade att deltagare som senare utvecklade psykos tenderade att använda mer ljudrelaterade ord än baslinjen, och de använde också ord med liknande betydelse oftare.
"Om vi kan identifiera individer som är i riskzonen tidigare och använder förebyggande ingrepp", förklarar medförfattare professor Elaine Walker, "kan vi kanske vända underskotten."
"Det finns goda data som visar att behandlingar som kognitiv beteendeterapi kan fördröja uppkomsten och kanske till och med minska förekomsten av psykos", tillägger hon.
Teamet sätter nu samman mer omfattande datainsamlingar och planerar att testa den nya maskininlärningstekniken med andra hjärn- och psykiatriska tillstånd, såsom demens.
"Denna forskning är intressant inte bara för dess potential att avslöja mer om psykisk sjukdom utan för att förstå hur sinnet fungerar - hur det sätter idéer ihop."
Prof. Phillip Wolff
