Η ανάλυση της κίνησης του σώματος με εργαλεία μηχανικής μάθησης θα μπορούσε στο μέλλον να λειτουργήσει ως ένα επιπλέον, πιο αντικειμενικό σήμα για τον εντοπισμό συμπτωμάτων κατάθλιψης και άγχους σε νέους ενήλικες.
Αυτό είναι το βασικό συμπέρασμα νέας μελέτης, η οποία δείχνει ότι τόσο η βάδιση όσο και η κίνηση «από το κάθισμα στο περπάτημα» μπορούν να ταξινομήσουν με αξιοσημείωτη ακρίβεια φοιτητές με αυξημένα συμπτώματα ψυχικής επιβάρυνσης.
Η έρευνα δεν προτείνει ότι η ψυχική υγεία μπορεί να «διαγνωστεί» απλώς από τον τρόπο που κινείται κανείς. Ωστόσο, αναδεικνύει ότι η ανθρώπινη κίνηση ίσως κρύβει χρήσιμους βιοδείκτες, οι οποίοι θα μπορούσαν να συμπληρώσουν τα ερωτηματολόγια και να ανοίξουν τον δρόμο για πιο διακριτική και χαμηλού βάρους παρακολούθηση στο μέλλον.
Τι εξέτασαν οι ερευνητές
Η μελέτη διερεύνησε κατά πόσο τα τρισδιάστατα βιομηχανικά δεδομένα από τη βάδιση και από τη μετάβαση από το κάθισμα στο περπάτημα μπορούν να ξεχωρίσουν φοιτητές με αυξημένα συμπτώματα κατάθλιψης και άγχους από εκείνους χωρίς αντίστοιχη επιβάρυνση.
Στην έρευνα συμμετείχαν 30 νέοι ενήλικες ηλικίας 18 έως 27 ετών από την κοινότητα του University of Texas at Dallas. Οι συμμετέχοντες συμπλήρωσαν την κλίμακα CES-D για καταθλιπτικά συμπτώματα και την κλίμακα GAD-7 για άγχος και στη συνέχεια εκτέλεσαν δοκιμασίες βάδισης και sit-to-walk σε εργαστήριο, με χρήση συστήματος οπτοηλεκτρονικής καταγραφής κίνησης 16 καμερών.
Οι ερευνητές υπολόγισαν 168 μεταβλητές για τη βάδιση και 62 μεταβλητές για το sit-to-walk, καλύπτοντας στοιχεία όπως η ταχύτητα, οι γωνίες των αρθρώσεων και τα χαρακτηριστικά της κίνησης.
Πώς ορίστηκαν τα συμπτώματα
Η ερευνητική ομάδα χώρισε τους συμμετέχοντες σε δύο ομάδες. Στη συμπτωματική ομάδα εντάχθηκαν όσοι είχαν CES-D ίσο ή μεγαλύτερο από 16 και GAD-7 ίσο ή μεγαλύτερο από 10. Στην ομάδα ελέγχου εντάχθηκαν όσοι είχαν CES-D κάτω από 16 και GAD-7 κάτω από 10.
Από τους 30 συμμετέχοντες, οι 18 πληρούσαν τα κριτήρια της συμπτωματικής ομάδας και εμφάνιζαν ήπια έως μέτρια επίπεδα συμπτωμάτων.
Η μηχανική μάθηση έδειξε ακρίβεια έως 77%
Τα μοντέλα μηχανικής μάθησης που χρησιμοποιήθηκαν περιλάμβαναν decision tree, k-nearest neighbors, logistic regression και multilayer perceptron. Για να ελέγξουν τη σταθερότητα των αποτελεσμάτων, οι ερευνητές εφάρμοσαν nested validation σε επίπεδο συμμετεχόντων, κρατώντας κάθε φορά εκτός δύο άτομα, ένα συμπτωματικό και ένα από την ομάδα ελέγχου, ενώ στο εσωτερικό στάδιο χρησιμοποιήθηκε πενταπλή διασταυρωμένη επικύρωση για τη ρύθμιση των υπερπαραμέτρων.
Τα καλύτερα αποτελέσματα ήρθαν από δύο διαφορετικές μορφές κίνησης. Η logistic regression έφτασε ακρίβεια 75% για τη βάδιση, ενώ το k-nearest neighbors έφτασε 77% για το sit-to-walk.
Με βάση τα ευρήματα, η κίνηση sit-to-walk φάνηκε να υπερέχει ελαφρά της απλής βάδισης στην ταξινόμηση των συμπτωμάτων.
Λίγα χαρακτηριστικά αρκούσαν για καλή απόδοση
Ένα από τα πιο πρακτικά ευρήματα της μελέτης είναι ότι δεν χρειάστηκε μεγάλος όγκος μεταβλητών για να επιτευχθεί ικανοποιητική απόδοση. Η επιλογή χαρακτηριστικών με βάση Gini importance βελτίωσε την ταξινόμηση, με την απόδοση να σταθεροποιείται περίπου στα 5 έως 10 σημαντικότερα χαρακτηριστικά.
Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία για τη μελλοντική εφαρμογή τέτοιων μοντέλων σε wearables ή σε βιντεο-ανάλυση, καθώς ενισχύει την ιδέα ότι δεν απαιτείται πλήρες εργαστηριακό βιομηχανικό σύστημα για να απομονωθούν δυνητικά χρήσιμα σήματα.
Γιατί το sit-to-walk ίσως αποκαλύπτει περισσότερα
Οι ερευνητές εξηγούν ότι η απλή βάδιση αποτελεί μια κλινικά χρήσιμη καθημερινή κίνηση, επειδή αντανακλά τη συνολική κινητική έξοδο και το ενδεχόμενο ψυχοκινητικής επιβράδυνσης. Όμως η μετάβαση από το κάθισμα στο περπάτημα είναι πιθανόν ακόμη πιο αποκαλυπτική, επειδή ενσωματώνει το σήκωμα από την καρέκλα, την έναρξη της βάδισης, τον έλεγχο της ισορροπίας και την ταχεία ανακατεύθυνση του κέντρου μάζας.
Ακριβώς επειδή το sit-to-walk απαιτεί πιο σύνθετο κινητικό σχεδιασμό και καλύτερο μετα-στατικό έλεγχο, μπορεί να κάνει ορατές λεπτές μορφές δισταγμού ή αβεβαιότητας που δεν φαίνονται τόσο εύκολα στη σταθερή ευθεία βάδιση.
Τι είχαν δείξει οι προηγούμενες έρευνες
Το υπόβαθρο της μελέτης στηρίζεται σε προηγούμενα δεδομένα που έχουν συνδέσει την κατάθλιψη και το άγχος με πιο αργή βάδιση, μικρότερο μήκος διασκελισμού και αυξημένη κάμψη κεφαλής ή κορμού, αλλά και με πιο αργές ή διστακτικές μεταβάσεις sit-to-walk.
Η νέα εργασία επιχειρεί να πάει ένα βήμα παραπέρα, αξιοποιώντας «χρυσού προτύπου» τρισδιάστατα βιομηχανικά δεδομένα όχι για άμεση κλινική χρήση, αλλά ως πλαίσιο ανακάλυψης χαρακτηριστικών που αργότερα θα μπορούσαν να μεταφερθούν σε πιο προσιτές τεχνολογίες, όπως αδρανειακοί αισθητήρες ή markerless pose estimation.
Τι σημαίνει πρακτικά η μελέτη
Η μελέτη υποστηρίζει ότι η ανθρώπινη κίνηση θα μπορούσε να λειτουργήσει ως συμπληρωματικό εργαλείο προσυμπτωματικού ελέγχου για κατάθλιψη και άγχος, ιδίως σε πληθυσμούς όπως οι φοιτητές, όπου η ψυχική επιβάρυνση είναι συχνή και συχνά παραμένει αδιάγνωστη ή υποαναγνωρισμένη.
Οι συγγραφείς τονίζουν ότι οι ερωτηματολογικές μέθοδοι παραμένουν χρήσιμες και κλιμακώσιμες, αλλά απαιτούν επαναλαμβανόμενη συμμετοχή του χρήστη και μπορεί να επηρεάζονται από χαμηλή συμμόρφωση ή ελλιπείς απαντήσεις. Αντίθετα, τα κινητικά δεδομένα προσφέρουν ένα πιο αντικειμενικό και περιεχομενικά ουδέτερο σήμα, χωρίς να απαιτούν πρόσβαση σε προσωπικές επικοινωνίες ή ψηφιακή συμπεριφορά.
Αυτό δίνει και ένα πλεονέκτημα σε σχέση με άλλες μορφές «digital phenotyping», όπως η ανάλυση μηνυμάτων ή μέσων κοινωνικής δικτύωσης, που εγείρουν σοβαρότερα ζητήματα ιδιωτικότητας και συναίνεσης.
Τα όρια της έρευνας
Παρά το ενδιαφέρον των αποτελεσμάτων, η μελέτη παραμένει σαφώς πιλοτική. Το δείγμα ήταν μικρό, μόλις 30 άτομα, και προερχόταν από ένα πανεπιστημιακό περιβάλλον. Επιπλέον, οι ταξινομήσεις βασίστηκαν σε όρια συμπτωματολογίας από ερωτηματολόγια και όχι σε πλήρη ψυχιατρική διάγνωση.
Οι ίδιοι οι συγγραφείς υπογραμμίζουν ότι απαιτείται εξωτερική επικύρωση, καθώς και καθορισμός κλινικά χρήσιμων ορίων, πριν τέτοια εργαλεία αποκτήσουν πρακτική εφαρμογή. Με άλλα λόγια, τα αποτελέσματα είναι πολλά υποσχόμενα, αλλά δεν επαρκούν ακόμη για μετάφραση σε διαγνωστικό ή κλινικό εργαλείο.
Η νέα μελέτη δείχνει ότι η βάδιση και κυρίως το sit-to-walk μπορούν να προσφέρουν ένα αντικειμενικό, χαμηλού φορτίου σήμα για τον εντοπισμό αυξημένων συμπτωμάτων κατάθλιψης και άγχους σε φοιτητές. Το γεγονός ότι ισχυρή απόδοση επιτεύχθηκε με λίγα, ερμηνεύσιμα χαρακτηριστικά ενισχύει τη δυνατότητα μελλοντικής αξιοποίησης της κίνησης ως μέσου παρακολούθησης μέσω wearable ή οπτικών συστημάτων.
Ωστόσο, η πραγματική αξία της μελέτης βρίσκεται λιγότερο στην ακρίβεια 75%-77% και περισσότερο στο ότι ανοίγει έναν ερευνητικό δρόμο: την αναζήτηση βιομηχανικών «υπογραφών» της ψυχικής επιβάρυνσης που θα μπορούσαν να συνδυάζονται με πιο κλασικές κλινικές μεθόδους και όχι να τις αντικαθιστούν.
Κάντε like στη σελίδα μας στο facebook για να μαθαίνετε όλα τα νέα
Διαβάστε επίσης
Λίγα λεπτά ύπνου και περπατήματος μπορούν να ωφελήσουν την καρδιά
Αλτσχάιμερ: Το περπάτημα μπορεί να επιβραδύνει την εξέλιξη του
