Умные часы, которые умеют распознавать эпилептические припадки

Каждый год в мире внезапно умирает более 50 000 страдающих эпилепсией, но в остальном здоровых людей, — это синдром, известный как СВСЭП. «Очень часто эти смерти можно предотвратить», — говорит исследователь искусственного интеллекта Розалинд Пикард. Узнайте, как Пикард помогла разработать ультрасовременные умные часы, которые могут распознавать эпилептические припадки по мере их возникновения и вовремя оповещать об этом близких, которые могут оказать помощь.

Это Генри,

симпатичный мальчуган.

Когда Генри было три года,

его мама узнала, что он страдает
фебрильными судорогами.

Фебрильные судороги могут возникать
при повышении температуры,

поэтому доктор сказал:

«Не стоит сильно беспокоиться.
Обычно это проходит само».

В возрасте четырёх лет у Генри
случился судорожный приступ,

состояние, когда человек
теряет сознание и его трясёт,

генерализованный
тонико-клонический припадок.

И пока диагноз «эпилепсия»
ещё не был озвучен,

однажды утром, когда мама
пришла разбудить Генри,

зайдя в комнату, она обнаружила

его холодное безжизненное тело.

Причина смерти — СВСЭП,

синдром внезапной смерти при эпилепсии.

Интересно, многие ли из вас знают о СВСЭП?

Здесь много образованных людей,
но я вижу всего несколько рук.

СВСЭП — это когда страдающий эпилепсией,
но в остальном здоровый человек

умирает, но при вскрытии причину
смерти определить не удаётся.

Смерть от СВСЭП случается
каждые семь-девять минут.

Это примерно две
за среднее выступление TED.

Для здорового мозга характерна
электрическая активность.

Посмотрите на электрические волны

на этой иллюстрации мозга.

Так выглядит обычная
электрическая активность,

которую фиксируют с помощью ЭЭГ.

Во время приступа электрическая
активность становится нетипичной,

она может стать очаговой,

то есть сосредоточенной
в небольшом участке мозга.

Когда это происходит, человек может
испытывать странные ощущения.

Возможно, с кем-нибудь из присутствующих
это происходит прямо сейчас,

и человек, сидящий рядом с вами,
даже не догадывается об этом.

Однако, если во время приступа
этот очаг расширится

и охватит весь мозг,

то ситуация сильно изменится,

и этот генерализованный приступ
приведёт к потере сознания

и конвульсиям.

Ежегодно в США фиксируется
больше смертей от СВСЭП,

чем от синдрома внезапной детской смерти.

А многие ли из вас слышали
о синдроме внезапной детской смерти?

Вот видите, почти каждая рука поднята.

Что же происходит?

Почему это случается так часто,
но люди всё ещё мало об этом знают?

И что можно сделать,
чтобы это предотвратить?

Существует два научно доказанных способа

профилактики или снижения риска СВСЭП.

Первый: следуйте предписаниям врача

и принимайте лекарства.

Две трети людей, страдающих эпилепсией,

могут контролировать её
с помощью лекарств.

Второй способ, снижающий риск СВСЭП, —
это поддержка, дружеское плечо.

Чтобы во время приступа
с человеком кто-то был рядом.

Сегодня СВСЭП, даже несмотря на то,
что многие о нём не знают,

стои́т на втором месте
среди всех причин сокращения жизни

в результате неврологических болезней.

Вертикальная ось
показывает количество смертей,

помноженное на оставшиеся годы жизни,

поэтому чем выше значение,
тем сильнее воздействие.

Однако СВСЭП, в отличие от других причин,

можно контролировать
и таким образом снизить смертность.

Но почему я, Роз Пикар, исследователь ИИ,
рассказываю вам про СВСЭП?

Я не невролог.

Когда я работала в Медиа-лаборатории
МТИ над измерением эмоций,

пытаясь научить машины
понимать человеческие эмоции,

мы начали заниматься измерением стресса.

Мы создали множество датчиков,

которые измеряли стресс
всевозможными способами.

Один из них стал продолжением

одного из старых проектов, в котором мы
измеряли потливость ладоней

с помощью электрического сигнала.

Это сигнал проводимости кожи,

которая, как известно,
усиливается при стрессе.

Но, как выяснилось, она может
усиливаться и при других обстоятельствах.

Однако измерять проводимость кожи
с подключением к руке проводов неудобно.

Поэтому в Медиа-лаборатории мы изобрели
кучу других способов это сделать.

И благодаря этим носимым устройствам

мы первые начали собирать клинические
данные круглосуточно семь дней в неделю.

На этом фото изображены данные

проводимости кожи, впервые полученные
студентом МТИ в режиме 24/7.

Давайте немного увеличим масштаб.

Слева направо показаны данные за 24 часа,

и это данные за два дня наблюдений.

И первое, что нас удивило, —

это то, что наибольший пик активности
за весь день пришёлся на сон.

Звучит странно, да?

Человек спокоен, когда спит.
Тогда почему наши данные таковы?

Оказалось, что во время
сна и бодрствования

наша физиология очень различна.

И хотя до конца не понятно,

почему обычно самые высокие пики
фиксируются во время сна,

мы считаем, что они
связаны с формированием

и закреплением воспоминаний во время сна.

А ещё мы увидели то,
что и ожидали увидеть.

Когда студент МТИ усердно
работал в лаборатории

или готовился к урокам дома,

он испытывал не только эмоциональный
стресс, но и когнитивную нагрузку.

И оказалось, что когнитивная нагрузка,
когнитивные усилия, вовлечённость,

интерес к изучаемому

также усиливают сигнал.

К сожалению, к стыду профессоров МТИ,

(Смех)

самые низкие показатели были зафиксированы
непосредственно на уроках.

И хотя я показываю вам
данные одного человека,

к сожалению, они являются
характерными для большинства.

Внутри этого напульсника находится
встроенный датчик проводимости кожи.

Однажды один из студентов пришёл ко мне,

как раз в конце семестра, в декабре,

и спросил: «Профессор Пикард,

не могли бы вы одолжить мне
один напульсник?

У моего младшего брата аутизм,
он не говорит,

а я хочу понять, что его расстраивает».

Я ответила: «Конечно, и лучше
возьми не один, а два»,

потому что тогда они быстро ломались.

Он забрал их домой
и надел брату на запястья.

А я была в МТИ и просматривала
данные на своём ноутбуке.

В первый день я подумала: «Странно,

он надел датчики на оба запястья,
вместо того, чтобы оставить про запас.

Хорошо, конечно, зачем меня слушать?»

Но я рада, что он меня не послушал.

На второй день — всё спокойно.
Похоже на занятия в аудитории.

(Смех)

Прошло ещё несколько дней.

На следующий день сигнал
на одном запястье был ровным,

в то время как на другом пик был выше,
чем я когда-либо видела,

и я подумала: «Что происходит?

В МТИ при тестировании мы создавали
стресс всевозможными способами,

но я никогда не видела
таких высоких показателей».

И только с одной стороны.

Как можно испытывать стресс
только с одной стороны тела?

Поэтому я подумала, что один
или сразу оба датчика сломались.

Я инженер-электрик по образованию,

поэтому начала искать разные
способы устранить неисправности,

и, не вдаваясь в подробности,
скажу, что мне это не удалось.

Поэтому я прибегла к дедовскому способу,

просто позвонила тому студенту,
который в тот момент был на каникулах.

«Здравствуй! Как дела у твоего
младшего брата? Как Рождество?

Послушай, ты не знаешь,
что с ним случилось?»

И я назвала конкретную дату и время,

а также показатели датчика.

Он ответил: «Не знаю.
Сейчас посмотрю в дневнике».

Дневник? Студент МТИ ведёт дневник?

Я подождала, и он вернулся к телефону.

Он нашёл дату и время и сказал:

«Это было как раз перед тем, как у него
случился большой эпилептический припадок».

В то время я ничего не знала об эпилепсии,

поэтому начала изучать эту тему

и узнала, что отец одного из наших
студентов — главный нейрохирург

в Детской больнице Бостона.

Я набралась смелости и позвонила
доктору Джо Мэдсену.

«Здравствуйте, доктор Мэдсен,
меня зовут Розалинд Пикард.

Возможно ли, чтобы у человека произошло

сильное перенапряжение
в симпатической нервной системе —

именно она управляет
электропроводностью кожи —

за 20 минут до эпилептического припадка?»

Он ответил: «Скорее всего, нет».

А потом сказал: «Интересно.

Были случаи, когда у пациентов волосы
на одной руке вставали дыбом

за 20 минут до припадка».

Я спросила: «На одной руке?»

Сначала я не хотела ему говорить,

потому что боялась показаться смешной.

Он объяснил, что в этот
момент происходит в мозге,

и очень заинтересовался
данными, которые я ему показала.

Мы сделали ещё одну партию устройств,
получили на них сертификаты безопасности.

В эксперименте участвовали 90 семей,

за детьми которых наблюдали в режиме 24/7.

Мы использовали золотой стандарт ЭЭГ

для слежения за мозговой активностью,

видеонаблюдение за их поведением,

электрокардиограмму, ЭКГ, и ЭАК,
электрическую активность кожи

с целью увидеть какие-либо
изменения в этих системах,

связанные с припадком, которые
можно было бы легко обнаружить.

Мы заметили, что в 100% случаев
первых эпилептических припадков

наблюдалось огромное повышение
проводимости кожи.

Синим отмечен период, когда ребёнок спит,

обычно это самый большой пик за день.

Вот эти три приступа
выделяются на общем фоне,

как сосны на фоне кустарника.

Более того, если объединить
проводимость кожи

с движением запястья,

мы получим данные для обучения устройств
и искусственного интеллекта.

Можно создать автоматизированный ИИ,
который распознаёт эти схемы

намного лучше, чем детектор вибрации.

Мы поняли, что обязаны выпустить это,

и благодаря диссертации Минг-Чжэра По,

а позже инновациям компании Empatica,

мы на верном пути и можем распознавать
припадки гораздо точнее.

Во время этой работы мы узнали ещё
много полезной информации о СВСЭП.

Например, мы выяснили,

что после общего
тонико-клонического припадка

вероятность возникновения
СВСЭП увеличивается.

И если происходит смерть, она случается
не в момент самого приступа

и не сразу же после него,

а после,

когда человек кажется
очень тихим и неподвижным,

он может перейти в другую фазу,
когда он перестаёт дышать,

а после остановки дыхания
останавливается и сердце.

Поэтому есть немного времени
позвать кого-нибудь на помощь.

Ещё мы узнали, что в мозге есть область,
которая называется мозжечковой миндалиной,

изучению которой было посвящено много
времени при исследовании эмоций человека.

У человека две мозжечковые миндалины,

и при стимуляции той,
которая находится справа,

мы получаем сильную ответную реакцию
проводимости кожи с правой стороны.

Если хотите это проверить, вам придётся
записаться на трепанацию черепа —

сомневаюсь, что кто-то решится на это, —

но это даёт сильную
ответную реакцию справа.

Стимулируйте левую и получите сильную
реакцию проводимости кожи на ладони.

Более того, если кто-нибудь начнёт
стимулировать вашу мозжечковую миндалину,

пока вы сидите и просто работаете,

вы не проявите никаких признаков стресса,

но перестанете дышать,

и не начнёте до тех пор,
пока кто-нибудь не обратится к вам.

«Эй, Роз, ты с нами?»

Вы открываете рот, чтобы ответить,

делаете вдох,

начинаете дышать.

Итак, мы начали с исследований стресса,

что привело к созданию датчиков,

с помощью которых можно собрать
достаточно информации,

которая, в свою очередь, позволила нам
выйти из лаборатории в мир,

случайно обнаружить признаки приступа,

неврологическую активацию, которая
вызывает бóльшую реакцию,

чем привычные стрессоры;

много партнёрских отношений с больницами
и палатой мониторинга эпилепсии,

особенно в Детской больнице Бостона
и больнице «Бригам»;

и, наконец, машинное обучение и ИИ,

для сбора бóльшего количества данных,

чтобы понять суть этих событий

и можно ли предотвратить
возникновение СВСЭП.

Сейчас компания Empatica
запустила серийное производство.

Это стартап, и я рада быть
одним из его сооснователей.

Наша команда проделала отличную работу
по совершенствованию данной технологии

для создания этого удивительного датчика,

который не только показывает время,
шаги, сон и тому подобное, но и использует

ИИ в режиме реального времени
и машинное обучение

для распознания генерализированных
тонико-клонических приступов

и посылает сигнал о помощи,

если у человека случается приступ
и он теряет сознание.

Это первые умные часы, получившие

разрешение на применение в США
и одобренные врачами-неврологами.

(Аплодисменты)

То, что вы увидите на следующем слайде,
повысило мою проводимость кожи.

Однажды, проверяя почту,

я прочла историю одной женщины.

Она была в дýше,

и телефон лежал неподалёку.

Вдруг она услышала сигнал о том,
что её дочери нужна помощь.

Она выскочила из душа
и, вбежав в комнату дочери,

нашла её лицом вниз на кровати,
посиневшую и не дышащую.

Она перевернула девочку на спину —
человеческая стимуляция —

и её дочь сделала вдох,
а затем ещё один и ещё.

В итоге щёки порозовели
и она пришла в себя.

А я, наверное, побелела как полотно
во время чтения этого письма.

Сначала я хотела ответить:
«Стоп, так нельзя.

Bluetooth может не сработать,
может сесть батарея.

Эти устройства ненадёжны.
На них нельзя полагаться».

Но она ответила: «Не волнуйтесь.
Я знаю, что технологии несовершенны.

Никто из нас не может
быть рядом всё время.

Но это устройство и ИИ помогли мне

оказаться в нужное время
в нужном месте и спасти дочь».

Сегодня я много говорила о детях,

но случаи СВСЭП чаще наблюдаются
у 20-, 30- и 40-летних людей.

Моя следующая мысль,

возможно, понравится не всем,

но, думаю, вам ещё меньше понравится,

если в этом списке окажется ваш близкий.

Может ли это произойти с вашим близким?

Я задаю этот неприятный вопрос,

потому что один из 26 человек в какой-то
момент жизни испытает эпилепсию.

Из своего опыта я знаю,

что люди с эпилепсией
часто не говорят о ней

своим друзьям и соседям.

И если вы посоветуете им
использовать ИИ или нечто похожее,

с помощью чего вы сможете прийти

им на помощь в нужный момент,

вы можете спасти их жизнь.

Для чего же нужны все
эти усилия по созданию ИИ?

Вот несколько причин.

Первая — это Наташа,
девочка, которая выжила.

Её семья хотела, чтобы я назвала её имя.

Другая причина — её семья

и другие замечательные люди,

желающие помочь людям,
живущим с диагнозами,

о которых раньше они
не хотели рассказывать другим.

Ещё одна причина — все мы,

потому что у нас есть возможность
создать будущее ИИ.

Мы действительно можем изменить его,

потому что именно мы его создаём.

Так давайте же создадим
искусственный интеллект,

который сделает жизнь
всех людей на планете лучше.

Спасибо.

(Аплодисменты)