Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Двухкомпонентный компьютерный алгоритм с высокой точностью выявит эпилепсию
Ученые разработали алгоритм, который в разы лучше выявляет эпилепсию на записях ЭЭГ, чем другие автоматизированные методы. Для этого авторы скомбинировали два подхода к анализу сигналов активности мозга — классификатор, не требующий обучения, и обучаемую нейронную сеть. Разработка позволит автоматизировать анализ ЭЭГ и тем самым упростит процесс выявления эпилепсии.
Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда, опубликованы в журнале IEEE Access.
Эпилепсия считается одним из самых распространенных неврологических заболеваний: во всем мире ею страдает около 50 миллионов человек. Эпилептические припадки возникают из-за аномальной активности различных участков головного мозга и могут сопровождаться потерей сознания, неконтролируемыми движениями, нарушением зрения и когнитивных способностей. На сегодняшний день врачи довольно успешно борются с эпилепсией — примерно у 70 процентов пациентов с таким диагнозом после медикаментозного лечения или хирургического вмешательства припадки прекращаются.
Единственным клиническим методом диагностики эпилепсии служит обнаружение ее электроэнцефалографических биомаркеров — особых паттернов на ЭЭГ пациентов. Выявлять их важно, потому что не все типы эпилепсии сопровождаются судорожными припадками, и поставить диагноз исключительно по внешним симптомам не всегда возможно.
Однако это довольно трудоемкий процесс: набор данных для одного пациента может составлять от десятка часов до нескольких суток записи. Кроме того, врачу необходимо отличать сигналы, характерные для эпилепсии, от других видов мозговой активности, что требует серьезной подготовки и продолжительной клинической практики.
Ученые из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград), Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н. И. Пирогова (Москва) и ООО «Иммерсмед» (Москва) разработали автоматизированный метод для выявления на записях ЭЭГ мозговой активности, соответствующей эпилептическим припадкам. Авторы взяли за основу два подхода к выявлению приступов и объединили их, создав тем самым двухэтапную систему.
В рамках первого этапа простой алгоритм, называемый классификатором и не требующий обучения, выявлял на записях ЭЭГ «выбросы» — сигналы, интенсивность которых выходит за рамки нормальной мозговой активности. Выбросами могут быть как приступы эпилепсии, так и различные внешние шумы, некоторые эпизоды нетипичной активности мозга, например, сонные веретена во время сна пациента. Таким образом, на выходе классификатора получается разметка, которая содержит как истинные эпилептические приступы, так и различные ложные компоненты.
Поэтому далее — на второй стадии — нейронная сеть (более сложный алгоритм на основе машинного обучения) подробнее анализировала записи ЭЭГ, которые были отмечены первым алгоритмом как «подозрительные», и давала заключение, действительно есть ли на ЭЭГ эпилепсия или нет.
Авторы использовали нейросеть сверточного типа, которая часто применяется для анализа изображений. Она рассматривала записи ЭЭГ не как набор сигналов, а как целостное изображение, на котором находила требуемые сигналы. В этом контексте нейронная сеть имитировала работу врача, который в своих поисках эпилептического приступа также анализирует сигналы и спектры на предмет наличия определенных паттернов.
Исследователи протестировали предложенную двухэтапную систему, а также оба ее элемента по отдельности. Для этого использовали записи ЭЭГ, снятые у 83 человек, больных эпилепсией, во время припадков и в спокойном состоянии (при нормальной мозговой активности).
Оказалось, что чувствительность — способность обнаруживать аномальные сигналы на ЭЭГ — классификатора и нейронной сети по отдельности достигает 90 и 96 процентов соответственно. Однако точность этих подходов оказалась довольно низкой — 12 и 13 процентов, и это говорит о том, что алгоритмы путают эпилепсию с другими типами аномальной активности мозга.
Двухэтапный подход показал чувствительность 84 процента, но гораздо более высокую точность — 57 процентов — за счет уменьшения количества ложноположительных результатов. Поэтому он гораздо лучше пригоден для потенциального применения в клинической практике, чем входящие в него подходы по отдельности.
«Полученный результат дает надежду на создание автоматической системы разметки эпилептической ЭЭГ, что позволит существенно снизить рутинную нагрузку по разметке многочасовых записей на врачей-эпилептологов. Предложенная система разметки в настоящее время реализуется в виде программного продукта — онлайнового медицинского сервиса — коллегами из ООО «Иммерсмед» и может найти применение во многих медицинских центрах России», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Александр Храмов, доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник Балтийского центра нейротехнологий и искусственного интеллекта БФУ имени Иммануила Канта.
Telegram 
Дзен 
VK Долгое время ученые полагали, что сотни гигантских статуй на острове Пасхи создали представители местной общины под руководством одного вождя. Однако авторы нового исследования поставили эту гипотезу под сомнение. Детальная трехмерная карта главного каменного карьера острова указала на более сложную картину. Вероятно, монументы были плодом творчества и соперничества небольших независимых групп.
Что стало настоящим фундаментом власти — умение обрабатывать землю или контроль над некоторыми культурными растениями? Авторы нового исследования пришли к выводу, что появление первых крупных сообществ и государств зависело не от земледелия в целом, а от выращивания определенных злаков. Эти культуры было легко хранить и, еще важнее, невероятно просто облагать налогом, что и дало толчок появлению цивилизации.
Гамма-излучение, зафиксированное гамма-телескопом «Ферми», по мнению исследователя, может объясняться только распадом вимпов, частиц темной материи, в существовании которых множество других физиков уже разуверились. Если независимые проверки подтвердят открытие, это может существенно изменить космологическую картину мира.
Так называемые зумеры и альфа, несмотря на молодой возраст, уже формируют ключевые поведенческие и потребительские тренды. Ученые Пермского Политеха рассказали, почему обозначение поколений начали с конца алфавита, как альфа и зумеры отличаются в способности к терпеливости, совмещении цифрового и реального «Я», подходу к профессиональной деятельности и отношении к финансам, какое мышление пришло на смену клиповому и как использование искусственного интеллекта повлияет на авторитет родителей.
Коллектив российских ученых из МИРЭА — Российского технологического университета, Центра фотоники двумерных материалов МФТИ, Института металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН и ряда других ведущих научных центров провел глубокое исследование кристаллической структуры широко используемых пьезоэлектрических материалов на основе цирконата-титаната свинца. Используя метод рентгеноструктурного анализа, исследователи впервые смогли в деталях установить, как небольшие химические добавки кардинально меняют фазовый состав керамики и напрямую определяют ее электрофизические характеристики. Это открывает путь к целенаправленному дизайну «умных» материалов с заранее заданными свойствами для передовой электроники и сенсорики.
Ученые разработали штамм цианобактерии, способный поглощать в три раза больше фосфора из сточных вод
Фосфор – элемент, играющий ключевую роль в росте растений. В сельском хозяйстве он используется в составе многих минеральных удобрений. В то же время фосфор, содержащийся в сточных водах — серьезный загрязнитель, который при попадании в водоемы нарушает баланс экосистем и вызывает цветение водорослей. Ученые Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» и Южного федерального университета предложили новый экологичный способ выделения фосфора из сточных вод с помощью фотосинтезирующих микроорганизмов.
Человеческие языки разнообразны, но это разнообразие ограничивается повторяющимися закономерностями. Пытаясь описать правила, которым подчиняются различия в грамматике, лингвисты сформулировали ряд так называемых грамматических универсалий — утверждений, предположительно верных для всех или большинства языков мира. Международная команда ученых провела статистический анализ на материале 2430 языков и обнаружила, что соответствующими действительности можно считать около трети таких утверждений.
По расчетам, большинство «гостей» из других звездных систем летят к Земле примерно со стороны созвездия Геркулес. Скорее всего, они время от времени падают на нашу планету, просто мы еще не научились это замечать. Как удалось вычислить, чаще всего они должны падать зимой и где-то в окрестностях экватора.
Ученые открыли новый, ранее неизвестный способ передвижения бактерий по поверхностям, для которого не нужны жгутики. Эти микроорганизмы на краю колонии переваривают сахара, выделяют метаболиты и создают осмотическое давление. Оно вызывает микроскопическое «цунами», и на нем бактерии катятся вперед.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно