Un reloj inteligente de IA que detecta convulsiones

Cada año, en todo el mundo, más de 50 000 personas con epilepsia mueren repentinamente como resultado de una afección conocida como SUDEP. Estas muertes pueden prevenirse en gran medida, dice la investigadora de IA Rosalind Picard. En esta charla, Picard explica cómo ayudó a desarrollar un reloj inteligente de última generación que puede detectar ataques epilépticos antes de que ocurran y puede alertar a tiempo a las personas cercana para que las ayuden.

Este es Henry,

un lindo chico.

Cuando Henry tenía tres años,

su mamá descubrió
que tenía convulsiones febriles.

Son convulsiones que
se desencadenan por fiebre.

El médico dijo:

"No se preocupe demasiado. Suelen
desaparecer cuando el niño crece".

A los cuatro años,
tuvo una crisis convulsiva,

de esas en que uno pierde
la conciencia y se sacude,

una convulsión tonicoclónica generalizada.

Habiendo recibido
el diagnóstico de epilepsia,

la madre de Henry fue
a levantarlo una mañana.

Y al entrar a su habitación,

encontró su cuerpo frío y sin vida.

Henry murió de SUDEP,

sigla que designa la muerte súbita
e inesperada causada por epilepsia.

Quisiera saber cuántos de Uds.
han oído hablar de SUDEP.

Este es un público muy bien educado,
y veo solo unas pocas manos.

SUDEP es un fenómeno que ocurre
cuando una persona con epilepsia muere

y no encuentran la causa en la autopsia.

Ocurre un SUDEP cada
siete a nueve minutos.

Eso es, en promedio, dos
por cada charla TED.

Un cerebro normal
tiene actividad eléctrica.

Podemos ver las ondas eléctricas
del cerebro en esta imagen.

Y parece una actividad eléctrica típica

que puede detectarse con un EEG.

Cuando uno tiene una convulsión,
hay una actividad eléctrica inusual,

y puede estar localizada.

Puede ocurrir en solo
una pequeña parte del cerebro.

Cuando eso sucede, es probable
que sintamos algo extraño.

Podrían estar ocurriendo varias
en la audiencia ahora mismo,

y la persona a su lado puede
que ni siquiera lo sepa.

Sin embargo, si uno tiene una convulsión
donde se propaga ese pequeño incendio

como un incendio forestal
dentro del cerebro,

y luego se generaliza,

ese ataque generalizado
produce pérdida de conciencia

y causa convulsiones.

Ocurren más SUDEP en EE. UU. cada año

que muertes súbitas de lactantes.

Y, ¿cuántos de Uds. han oído hablar
del síndrome de muerte súbita infantil?

Veo que casi todos han levantado la mano.

¿Por qué pasa esto?

¿Por qué, siendo mucho más
común, la gente no lo conoce?

¿Y qué pueden hacer para prevenirlo?

Bueno, hay dos cosas
demostradas científicamente

que previenen o reducen
el riesgo de SUDEP.

La primera es seguir
las instrucciones del médico,

tomar los remedios.

Dos tercios de las personas con epilepsia
la controlan con medicamentos.

La segunda cosa que reduce el riesgo
de SUDEP es tener compañía,

es tener a alguien allí en el momento
en que se tiene una convulsión.

Ahora bien, el SUDEP, aunque la mayoría
nunca ha oído hablar de él,

es, en realidad, la segunda causa
de pérdida potencial de años de vida

entre todos los trastornos neurológicos.

El eje vertical es el número de muertes

multiplicado por la vida útil restante.

Cuanto más alto, peor es el impacto.

El SUDEP, sin embargo,
a diferencia de estos otros trastornos,

podría reducirse con la intervención
de los que están hoy aquí.

¿Qué hace aquí Roz Picard,
investigadora de IA, hablando de SUDEP?

No soy neuróloga.

Cuando trabajaba en el Media Lab
en la medición de las emociones

para que las máquinas fueran
más inteligentes sobre nuestras emociones,

empezamos un estudio que medía el estrés.

Construimos muchos sensores

para medirlo de distintas maneras.

Pero uno de ellos en particular

surgió de un antiguo trabajo
de la medición de palmas sudorosas

con una señal eléctrica.

Esta es una señal
de la conductancia de la piel

que aumenta cuando nos ponemos nerviosos,

aunque también sube
en presencia de otras afecciones.

Pero medirlo con cables en la mano
es realmente incómodo.

Así que inventamos un montón de otras
formas de hacerlo en el Media Lab del MIT.

Y con estos aparatos portátiles,

empezamos a recopilar los primeros datos
de calidad clínica las 24 horas del día.

Aquí vemos la imagen de la primera vez

que un estudiante del MIT registró
la conductancia de la piel de la muñeca.

Vamos a acercar la imagen un poco.

Lo que ven son 24 horas
de izquierda a derecha,

y aquí hay datos de dos días.

Primero, lo que nos sorprendió

fue que el pico mayor del día
se registraba durante el sueño.

Eso no suena bien, ¿verdad?

Uno está tranquilo cuando duerme,
entonces, ¿qué pasa?

Resulta que nuestra
fisiología durante el sueño

es muy diferente a nuestra
fisiología en estado de vigilia.

Y si bien todavía es un misterio

por qué estos picos suelen ser
los más altos del día durante el sueño,

pensamos que están relacionados
con la consolidación de la memoria

y la formación de la memoria
durante el sueño.

También vimos cosas que eran
exactamente lo que esperábamos.

Cuando un estudiante del MIT
está trabajando mucho en el laboratorio

o en tareas en su casa,

no solo hay estrés emocional,
sino carga cognitiva.

Y la carga cognitiva, el esfuerzo
cognitivo, la actividad mental,

el entusiasmo por aprender cosas,

esas cosas también aumentan la señal.

Desafortunadamente, para
bochorno de los profesores del MIT,

(Risas)

el más punto bajo de cada día
es la actividad en el aula.

Les estoy mostrando
los datos de una sola persona

pero, lamentablemente,
es cierto en general.

Esta muñequera tiene en su interior
un sensor casero de conductancia de piel,

y una vez, uno de nuestros
estudiantes me tocó la puerta

justo al final del semestre
en diciembre, y me dijo:

"Profesora Picard, ¿me puede prestar
una de sus muñequeras con sensores?

Mi hermanito tiene autismo,
no puede hablar,

y quiero saber
qué le está causando estrés".

Le dije: "Por supuesto, de hecho,
llévate dos en vez de una sola",

porque en ese entonces
se rompían fácilmente.

Se las llevó a su casa
y se las puso a su hermanito.

Y yo, desde mi computadora
del MIT, miraba los datos.

El primer día, pensé: "Qué extraño,

se las puso en ambas muñecas en vez
de esperar a que se rompiera una.

Está bien, está bien,
no sigan mis instrucciones".

Y por suerte no lo hizo.

Segundo día: todo tranquilo.
Parecía una actividad del aula.

(Risas)

Unos días más tarde.

Al día siguiente, una señal
de la muñeca estaba plana

y la otra tenía el pico
más grande que he visto,

y pensé: "¿Qué está pasando?

En el MIT, hemos expuesto a estrés
a las personas de mil maneras,

pero nunca he visto un pico tan alto".

Y fue solo en un lado.

¿Cómo puedes estresarte en un lado
del cuerpo y no en el otro?

Por eso, pensé que uno o ambos
sensores debían estar rotos.

Yo soy ingeniera electrónica,

así que empecé a investigar un montón
de cosas para encontrar la falla.

Y, resumiendo, no pude reproducirlo.

Así que recurrí al método antiguo.

Llamé al estudiante
a su casa en las vacaciones.

"Hola, ¿cómo está tu hermanito?
¿Como pasaron las fiestas?

Dime, ¿tienes alguna idea
de lo que le pasó?".

Y le di esa fecha y hora
en particular, y los datos.

Y él dijo: "No lo sé, revisaré el diario".

¿Un diario? ¿Un estudiante
del MIT lleva un diario?

Así que lo esperé, y cuando volvió
me mostró la fecha y hora exactas.

Me dijo: "Ocurrió justo antes de que
sufriera una convulsión generalizada".

En ese entonces, yo no sabía
nada acerca de la epilepsia,

hice un montón de investigaciones

y me di cuenta de que el padre de otro
estudiante era jefe de neurocirugía

en el Hospital de Niños de Boston.

Me armé de coraje
y llamé al Dr. Joe Madsen:

"Hola, Dr. Madsen, soy Rosalind Picard.

¿Es posible que alguien pueda tener

una actividad intensa
en el sistema nervioso simpático..."

--que impulsa la conductancia de la piel--

"... 20 minutos antes de una convulsión?".

Y dijo: "Probablemente no".

Y agregó: "Es interesante.

Hemos visto personas a las que
se le eriza el vello del brazo

20 minutos antes de una convulsión".

Y yo: "¿En un brazo?".

No se lo quise decir al principio
porque me pareció ridículo.

Me explicó cómo podía suceder
en el cerebro y se mostró ineresado.

Le mostré los datos.

Hicimos más dispositivos,
los certificamos como seguros.

Noventa familias se apuntaron al estudio,

todas con niños que iban
a ser monitoreados todo el día

con un EEG como técnica de referencia
colocado en el cuero cabelludo

para leer la actividad cerebral,

un vídeo para ver el comportamiento,

un electrocardiograma, o ECG,
y ahora AED, o actividad electrodérmica,

para ver si había algo en la periferia

e identificar fácilmente
si se relacionaba con una convulsión.

En el 100 % de la primera tanda
de convulsiones generalizadas,

vimos esta enormidad de respuestas
en la conductancia de la piel.

En el recuadro azul
del centro, el sueño del niño,

suele darse el pico más alto del día.

Estos tres ataques que ven aquí

sobresalen en el bosque
como árboles de secoya.

Además, si acoplamos la conductancia
de la piel en la parte superior

con el movimiento de la muñeca,

sacamos los datos y los incorporamos
al aprendizaje automático y la IA.

Se puede construir una IA automatizada
que puede detectar estos patrones

mucho mejor que un simple
dispositivo que detecte convulsiones.

Así que nos dimos cuenta
de que necesitábamos desarrollarlo,

y con el trabajo de doctorado
de Ming-Zher Poh

y luego las grandes mejoras
por parte de Empatica,

esto ha progresado y la detección
de convulsiones es mucho más precisa.

Pero también aprendimos otras cosas
sobre SUDEP en este proceso.

Una cosa que aprendimos es que el SUDEP,

si bien es infrecuente luego de
una convulsión tónicoclónica generalizada,

ahí es cuando es más probable
que ocurra, después de ese tipo.

Y cuando sucede,
no ocurre durante la convulsión,

y no suele suceder inmediatamente después,

pero en ese momento, cuando
la persona está quieta y tranquila,

puede entrar en otra fase,
donde la respiración se detiene,

y luego el corazón se detiene.

Así que hay tiempo
para que alguien intervenga.

También sabemos que hay una región
ubicada bien en el interior del cerebro

llamada "amígdala",

que habíamos estudiado en nuestra
investigación de las emociones.

Tenemos dos amígdalas,

y si se estimula la derecha,

se produce una marcada respuesta
derecha de la conductancia de la piel.

Eso sí, hay que hacerse
una craneotomía para que suceda.

No es exactamente algo que
haríamos de manera voluntaria,

pero estimula la conductancia
derecha de la piel.

Si se estimula la izquierda,
la respuesta se da en la palma.

Y además, cuando alguien
estimula la amígdala,

estando sentados y quizás trabajando,

no mostraremos signos de angustia,

pero dejamos de respirar,

y no volvemos a hacerlo
si no nos estimulan.

"Oye, Roz, ¿estás ahí?".

Y allí abrimos la boca para hablar.

Al tomar aliento para hablar,
empezamos a respirar de nuevo.

Los estudios sobre el estrés
nos permitieron construir sensores

que recopilaban datos de alta calidad,
lo cual nos permitió dejar el laboratorio,

y salir al mundo real.

Sin querer, vimos una respuesta
enorme con las crisis.

La activación neurológica puede
causar una respuesta mayor

que los factores de estrés típicos.

Nos asociamos con hospitales
y montamos una unidad de monitoreo,

especialmente con el Hospital
de Niños de Boston y el Brighman,

además del aprendizaje automático
y la IA para recoger muchos más datos

con la idea de tratar de entender
estos eventos y prevenir el SUDEP.

Esto ahora lo comercializa Empatica,

un emprendimiento que
tuve el privilegio de cofundar,

y el equipo ha hecho un trabajo
increíble al mejorar la tecnología

para hacer un sensor muy bonito

que no solo dice la hora, cuenta
los pasos, monitorea el sueño, esas cosas,

sino que es IA y aprendizaje automático
que funcionan en tiempo real

para detectar convulsiones
tonicoclónicas generalizadas

y enviar una alerta de auxilio

en caso de convulsiones
y pérdida de conciencia.

Esto acaba de ser aprobado por la FDA

como el primer reloj inteligente
en el campo de la neurología.

(Aplausos)

La siguiente diapositiva es lo que
hizo aumentar la conductancia de mi piel.

Una mañana, mientras leía mis correos,

vi la historia de una mamá
que se estaba dando una ducha,

y su teléfono, que estaba
en el mueble al lado de la ducha,

le avisó que su hija
podría necesitar su ayuda.

Salió de la ducha, corrió
a la habitación de su hija,

y la encontró boca abajo
en la cama, azul y sin respiración.

La dio vuelta -- estimulación humana --

y su hija tomó aliento, y otro más,

retomó el color y se recuperó.

Creo que perdí el color
al leer ese correo.

Mi primera respuesta fue:
"No, no es perfecto.

El Bluetooth podría romperse,
la batería acabarse.

Todo esto puede fallar. No es confiable".

Y ella dijo: "Está bien. Sé que
ninguna tecnología es perfecta.

No se puede estar ahí todo el tiempo.

Pero este dispositivo sumado a la AI

me permitió llegar a tiempo
para salvar la vida de mi hija".

He estado mencionando niños,

pero hay picos de SUDEP
en personas de entre 20 y 50 años.

La siguiente diapositiva
quizá incomode a algunos,

pero es menos incómodo
de lo que estaríamos

si esta lista incluyera
a alguien que conozcan.

¿Le puede pasar esto
a alguien que conocen?

Y la razón por la que planteo
esta incómoda pregunta

es porque 1 de cada 26 de los presentes
tendrá epilepsia en algún momento

y, por experiencia, sé
que las personas con epilepsia

no suelen contar a sus amigos
y vecinos que la tienen.

Así que si están dispuestos a dejar
que usen una IA o lo que sea

para llamarlos en un momento
de posible necesidad,

si les hicieran saber eso,

podrían marcar una diferencia en su vida.

¿Para qué trabajar tanto
para construir IA?

Aquí vemos las razones:

una es Natasha, la niña que vivió,

y su familia quiso que dijera su nombre.

Otra es su familia y la gente maravillosa

que quiere apoyar
a las personas con trastornos

que antes no mencionaban
porque les resultaba incómodo.

Y la otra razón son todos Uds.,

porque tenemos la oportunidad
de moldear al futuro de la IA.

En verdad podemos cambiarlo,

porque nosotros somos
quienes lo construimos.

Así que construyamos la AI
para que la vida de todos sea mejor.

Gracias.

(Aplausos)