Um relógio inteligente com IA que deteta convulsões

Todos os anos em todo o mundo, mais de 50 mil pessoas epiléticas mas, fora isso, saudáveis, morrem subitamente - com um síndrome chamado SUDEP (morte súbita inesperada em epilepsia). Estas mortes podem ser evitadas, afirma Rosalind Picard, investigadora de inteligência artificial. Aprendam como Picard ajudou a criar um relógio inteligente inovador que pode detetar convulsões epiléticas à medida que estas ocorrem e enviar alertas para os entes queridos próximos para que possam chegar a tempo de ajudar.

Esta palestra foi feita num evento TEDx, organizado de forma independente por uma comunidade local mas usando o formato das Conferências TED. Saiba mais em: http://ted.com/tedx

Este é Henry,

um rapazinho fofo.

Quando Henry tinha três anos,

a mãe dele viu-o a ter convulsões febris.

Estas convulsões acontecem
quando alguém tem febre.

O médico disse:

"Não se preocupe tanto,
isto costuma passar com a idade."

Quando Henry tinha quatro anos,
teve uma convulsão

daquelas que fazem sacudir o corpo
e perder a consciência,

uma convulsão generalizada tónico-clónica.

Enquanto esperava
o diagnóstico de epilepsia,

um dia de manhã,
a mãe de Henry foi acordá-lo.

Quando entrou no quarto,

encontrou o corpo de Henry
frio e sem vida.

Henry morreu de SUDEP,

morte súbita inesperada em epilepsia.

Estou curiosa para saber
se já ouviram falar de SUDEP.

Este é um público instruído
mas só vejo algumas mãos no ar.

Acontece quando uma pessoa epilética
mas, fora isso, saudável, morre

e não se consegue determinar
a razão numa autópsia.

Em cada sete a nove minutos,
morre alguém de SUDEP.

São cerca de duas SUDEP por TED Talk.

Ora, um cérebro saudável
tem atividade elétrica.

Podem ver algumas ondas elétricas

a saírem desta imagem de um cérebro.

Estas ondas deviam parecer-se
com uma atividade elétrica normal

lidas por um EEG, a nível superficial.

Quando se tem uma convulsão,
há uma atividade elétrica fora do comum,

e pode ser focal.

Pode acontecer apenas
numa pequena parte do cérebro.

Quando isso acontece,
pode-se sentir uma sensação estranha.

Pode estar a acontecer a vários
membros da audiência agora

e a pessoa ao vosso lado
poderá nem notar.

No entanto, se for uma convulsão

daquelas em que uma "fagulha"
pega fogo ao cérebro

e depois se generaliza,

essa convulsão generalizada
faz perder a consciência

e faz sacudir o corpo.

Acontecem mais SUDEPs
nos EUA todos os anos

do que síndromes de
morte súbita do lactente.

Ora, quantos de vós é que já
ouviram falar deste último?

Pois é, quase todos vocês
colocam a mão no ar.

O que se passa, então?

Por que razão é que algo mais comum
é menos conhecido?

O que pode ser feito
para impedir uma SUDEP?

Existem duas coisas,
provadas cientificamente,

que ajudam a impedir
ou a reduzir o risco de SUDEP.

A primeira é: "Siga as instruções
do médico

"e tome a sua medicação."

Dois terços das pessoas que têm epilepsia

conseguem controlá-la com a medicação.

A segunda coisa que reduz
o risco de SUDEP é a companhia.

É ter alguém presente
quando se tem uma convulsão.

O SUDEP, mesmo que a maioria
não tenha ouvido falar disto,

é a segunda maior causa
da possível perda de anos de vida

de todas as doenças neurológicas.

O eixo vertical é o número de mortes

vezes o número de anos de vida,

portanto, maior quer dizer maior impacto.

O SUDEP, ao contrário destes outros,

pode ser evitado com a ajuda
das pessoas aqui presentes.

O que está Roz Picard,
investigadora de IA, aqui a fazer?

Não sou neurologista.

Quando estava a trabalhar no Media Lab
na medição das emoções,

a tentar tornar as nossas máquinas
mais inteligentes quanto às emoções,

começámos a trabalhar
na medição do "stress".

Construímos muitos sensores

que mediram o "stress"
de maneiras diferentes.

Um deles, em particular,

surgiu deste trabalho antigo
a medir palmas das mãos suadas

com um sinal elétrico.

É um sinal de condutância da pele

que costuma aumentar
quando estamos nervosos,

mas descobriu-se que
também aumenta por outros motivos.

A medição com fios na mão
é pouco conveniente.

Por isso, inventámos outros meios
de fazê-lo no MIT Media Lab.

Com estes dispositivos portáteis,

começámos a recolher os primeiros
dados clínicos 24 horas por dia.

Aqui está uma imagem que mostra como foi

a primeira vez que um estudante
recolheu dados da condutância no pulso.

Vamos ampliar um pouco.

O que estão a ver é
24 horas da esquerda para a direita,

e aqui estão dois dias de dados.

Primeiro, o que nos surpreendeu

foi que o sono foi
o maior pico de atividade do dia.

Isto soa-nos mal, certo?

Estamos calmos durante o sono,
o que se passa aqui, então?

Descobrimos que
a nossa fisiologia durante o sono

é muito diferente da fisiologia
durante o resto do dia.

Apesar de ainda haver algum mistério

sobre os picos de atividade
serem maiores durante o sono,

cremos que estão relacionados
com a consolidação da memória

e a formação da memória durante o sono.

Vimos também coisas
que já eram esperadas.

Quando um estudante do MIT
trabalha no laboratório

ou faz trabalhos de casa,

não há apenas "stress" emocional,
mas também uma carga cognitiva,

e descobriu-se que esta carga
e envolvimento mental,

a excitação sobre a aprendizagem,

estas coisas também fazem
aumentar o sinal.

Infelizmente, para constrangimento
dos professores do MIT,

(Risos)

o ponto mais baixo do dia
é a atividade da sala de aula.

Estou a mostrar-vos
os dados de uma só pessoa,

mas isto, infelizmente,
é verdade de modo geral.

Esta pulseira contém
um sensor de condutância da pele.

Um dia, um dos nossos estudantes
veio bater-me à porta,

mesmo no fim do semestre de dezembro.

Ele disse: "Professora Picard,

"pode-me emprestar uma
das suas pulseiras com sensores?

"O meu irmão mais novo é autista,
não consegue falar,

"e quero ver o que está
a causar-lhe 'stress'."

Eu disse: "Claro,
aliás, leva duas pulseiras."

pois avariavam-se com facilidade,
naquela altura.

Ele levou-as para casa,
colocou-as no irmão.

Ora, eu estava de volta ao MIT,
a observar os dados no portátil,

e no primeiro dia, pensei:
"Isto é estranho,

"Ele colocou-as nos dois pulsos
sem esperar que uma se avariasse.

"Tudo bem, não sigas
as minhas instruções."

Ainda bem que não o fez.

No segundo dia - tudo calmo,
parecia atividade da sala de aula.

Uns dias mais adiante.

No dia seguinte, um dos sinais
de pulso estava parado

e o outro tinha o maior
pico de atividade que já tinha visto.

Pensei: "O que se está a passar?

"Já causámos 'stress' no MIT
a tantas pessoas, de tantas formas.

"Nunca tinha visto um pico deste tamanho."

E era apenas num dos lados.

Como é possível estar sob "stress"
apenas num dos lados do corpo?

Pensei que um ou os dois sensores
estivessem estragados.

Eu sou engenheira elétrica de formação,

por isso comecei uma série de coisas
para descobrir a causa.

Resumindo, não consegui reproduzir aquilo.

Por isso, optei por depurar,
à moda antiga.

Liguei para o estudante,
que estava em casa de férias.

"Olá, como está o teu irmão?
Que tal o Natal?

"Olha, tens alguma ideia
do que lhe aconteceu?"

Disse-lhe a data e a hora exata,
e dei-lhe os dados.

Ele disse: "Não sei, vou ver o diário."

O diário?
Um estudante do MIT tem um diário?

Esperei e ele voltou.

Ele tinha a data e a hora exata,

e disse: "Isso aconteceu
mesmo antes de ele ter uma convulsão."

Na altura eu não sabia
nada sobre epilepsia,

e fiz uma série de pesquisas.

Apercebi-me que o pai de um
dos estudantes era neurocirurgião

no Hospital Infantil de Boston,

ganhei coragem e liguei
ao doutor Joe Madsen.

"Olá, doutor Madsen, sou Rosalind Picard.

"É possível alguém ter

"um aumento de atividade
no sistema nervoso simpático,"

- que é o que leva à condutância da pele -

"vinte minutos antes de
ter uma convulsão?"

Ele responde:
"Provavelmente não."

E diz: "É interessante.

"Há pessoas que se arrepiam
apenas num dos braços

"vinte minutos antes
de terem uma convulsão."

E eu digo: "Num dos braços?"

Não lhe quis dizer isso antes

porque achava que era
demasiado ridículo.

Ele explicou como isso
podia acontecer no cérebro,

ficou interessado
e mostrámos-lhe os dados.

Criámos mais uns dispositivos,
com certificado de segurança.

Inscreveram-se 90 famílias num estudo,

todas com crianças que
iriam ser monitorizadas 24 horas por dia

com EEG de padrão ouro na cabeça

para ler a atividade cerebral,

um vídeo para observar o comportamento,

eletrocardiogramas - ECG,
e ainda EDA, atividade eletrodérmica,

para ver se existia algo nessa área

que pudéssemos analisar,
relacionado com convulsões.

Observámos, em todos os casos,
no primeiro grupo de convulsões,

uma enorme quantidade de respostas
na condutância de pele.

O azul no meio, o sono do menino,

normalmente é o maior pico do dia.

Estas três convulsões aqui
destacam-se na "floresta"

como árvores gigantes.

Além disso, quando juntamos
a condutância da pele

ao movimento do pulso

recebem-se muitos dados
e aprendizagem automática e IA,

pode-se construir uma IA automatizada
que deteta estes padrões

de maneira mais eficaz
do que um detetor de movimento.

Por isso, percebemos que
precisávamos de aprofundar isto.

Com o trabalho de doutoramento
de Ming-Zher Poh

e depois com melhorias da Empatica,

este projeto melhorou e a despistagem
de convulsões é mais exata.

Ainda aprendemos outras coisas
sobre SUDEP durante o estudo.

Uma das coisas que aprendemos
é que o SUDEP,

apesar de ser raro depois
de uma convulsão tónico-clónica,

é mais provável acontecer
depois de uma convulsão destas.

Quando acontece, não é durante a convulsão

nem imediatamente a seguir à mesma,

mas na fase imediatamente a seguir,

quando a pessoa parece estar
muito quieta e sossegada,

pode entrar noutra fase,
na qual deixa de respirar,

e depois de deixar de respirar,
o coração para.

Portanto, há algum tempo
para alguém acudir.

Aprendemos também que há no cérebro
uma região chamada amígdala,

que tínhamos estado a estudar
na investigação das emoções.

Temos duas amígdalas.

Se for estimulada a da direita,

há uma grande resposta
na condutância da pele.

Ora, temos de marcar logo
uma craniotomia para fazer isto,

algo que não fazemos
propriamente de boa vontade,

mas causa uma grande resposta
na condutância da pele.

Se estimularmos a da esquerda,
há uma resposta na palma da mão.

Além disso, quando a amígdala
é estimulada,

enquanto estamos sentados
a trabalhar, por exemplo,

não mostramos sinais de desconforto,

mas deixamos de respirar

e só voltamos a respirar
se alguém nos estimular.

"Ei, Roz, estás aí?"

Abrimos a boca para falar.

Conforme respiramos para falar,

começamos a respirar de novo.

Tínhamos começado
a trabalhar no "stress",

e tínhamos construído
uma série de sensores

que estavam a recolher dados
com boa qualidade.

Podíamos sair do laboratório
e levar isto para fora,

encontrámos acidentalmente
muitas respostas com a convulsão,

uma atividade neurológica
que estava a causar uma resposta

maior que os fatores
de "sress" tradicionais;

muitas parcerias com hospitais,

uma unidade de monitorização de epilepsia,

no Hospital Infantil
de Boston e de Brigham,

juntamente com
aprendizagem automática e IA

para recolher ainda mais dados

para tentar compreender
estes acontecimentos

e para tentar evitar o SUDEP.

É agora comercializado pela Empatica,

uma empresa "start-up"
da qual sou cofundadora,

cuja equipa fez um trabalho incrível
para melhorar a tecnologia

de modo a criar um elegante sensor

que não só diz as horas e os passos,
o sono e todas essas coisas,

mas é também uma máquina
de aprendizagem em tempo real

que deteta convulsões
tónico-clónicas generalizadas

e envia uma mensagem de alerta

no caso de convulsões
e perda de consciência.

Acabou de ser aprovado pela FDA

como o primeiro relógio inteligente
com certificação em neurologia.

(Aplausos)

O próximo "slide" fez aumentar
a minha condutância da pele.

Uma manhã, estou a ver o meu "email",

e vejo a história de uma mãe

que disse que estava a tomar banho,

e tinha o telefone
na bancada, perto dela,

e disse que a filha podia precisar de ajuda.

Sai do banho e vai a correr
ao quarto da filha,

que está na cama, de barriga para baixo,
azulada e sem respirar.

Ela vira-a - estimulação humana -

e a filha respira, e volta a respirar,

volta a ganhar cor e fica bem.

Acho que eu é que fiquei pálida
a ler este "email".

O que eu disse logo foi:
"Não é perfeito.

"O Bluetooth ou a bateria
podem não funcionar.

"Estas coisas podem correr mal.
Não se fiem nisto."

Ela disse: "Não faz mal.
Nenhuma tecnologia é perfeita.

"Ninguém pode estar sempre presente.

"Mas este dispositivo,
juntamente com IA,

"permitiu-me chegar lá a tempo
de salvar a vida da minha filha."

Tenho estado a falar só em crianças,

mas o SUDEP culmina em pessoas
na casa dos 20, 30 e 40 anos.

A próxima coisa que vou dizer

provavelmente irá deixar
muita gente desconfortável,

mas é menos desconfortável
do que ficaremos

se esta lista incluísse pessoas
que vocês conhecem

Isto poderia acontecer
a alguém que conhecem?

A razão por que faço esta
pergunta desconfortável

é porque uma em cada 26 pessoas
irá ter epilepsia a certa altura,

e pelo que tenho percebido,

pessoas com epilepsia muitas vezes
não dizem a amigos nem vizinhos

que têm epilepsia.

Por isso, se estão dispostos
a deixá-las usar uma IA ou o que for

para vos chamarem num possível
momento de necessidade,

se lhes disserem que estão dispostos,

podem fazer a diferença na vida delas.

Para quê trabalhar arduamente
para construir IAs?

Dou-vos algumas razões:

Uma delas é Natasha,
a menina que sobreviveu.

A família dela queria que
soubessem o seu nome.

Outra razão é a família dela

e as pessoas maravilhosas

que querem apoiar as pessoas
que têm certas doenças

que não se sentem à vontade
para contar às outras pessoas.

A outra razão são todos vocês,

pois temos a oportunidade
de modelar o futuro da IA.

Podemos realmente mudá-lo,

porque somos nós
que o estamos a construir.

Por isso, vamos construir IA

que melhore a vida de todos.

Obrigada.

(Aplausos)