便携式运动测试使用人工智能检测认知能力下降的早期迹象

快速阅读: 据《心理邮报》最新报道，便携设备能精准识别轻度认知障碍患者。研究显示，MPASS系统通过AI分析运动数据，在初步测试中正确分类了83%的轻度认知障碍参与者。此工具或可扩大早期筛查范围，尤其在资源匮乏地区。

**便携设备可准确识别轻度认知障碍患者**

一项发表于《阿尔茨海默病及相关障碍》的新研究表明，一种简单且经济实惠的设备能够通过监测老年人在日常任务中的移动方式，精准识别轻度认知障碍患者。这项由深度相机、压力板与人工智能相结合的系统，在初步测试中成功正确分类了83%的轻度认知障碍参与者。这一成果表明，该工具可能成为扩大早期筛查范围的重要手段，尤其是在资源匮乏的社区。

轻度认知障碍是一种介于正常衰老与更严重疾病（如阿尔茨海默病或其他形式的痴呆）之间的过渡状态，其主要特征是记忆力和思维能力的显著变化，但尚未严重干扰日常生活。早期诊断至关重要，因为某些疗法（如新药Lecanemab）仅适用于疾病的早期阶段。然而，目前的诊断流程耗时长且费用高昂，还依赖专业人员。在乡村或服务不足的地区，这种评估尤为稀缺，仅有少数轻度认知障碍的老年患者能接受正式诊断，导致早期干预难以为继。

为解决这一问题，密苏里大学的研究团队着手开发了一种便捷的筛查工具，可以直接引入社区诊所甚至家庭。他们设计了“密苏里即时护理评估系统”（密苏里即时运动评估系统，简称MPASS），这是一款轻便可携带的设备，包含深度感应摄像头和定制的压力板。这套装置能够详细记录人们在行走、站立以及其他功能性任务中的移动细节。

“最初，我们的目标是开发一款适合诊所使用的便捷型运动与平衡评估技术。虽然我们现有的高端步态实验室设备性能卓越，但这类系统很难在实际医疗场景外应用，因为它们价格昂贵且操作复杂。”研究负责人特伦特·M·格斯指出，“2020年，我们获得了密苏里大学的资金支持，开始研发MPASS。起初，这个系统主要用于脑震荡评估，后来我们发现它也能有效识别轻度认知障碍对运动和平衡的影响。”

“步态，尤其是在双任务处理期间，与认知衰退的关系早已广为人知。阿尔茨海默病是一种极具破坏性的疾病，我的家人和朋友中也有许多人深受其害。能够参与到这项可能帮助尽早发现痴呆症的技术工作中，意义非凡。”

在这次研究中，团队招募了47位年龄超过60岁的参与者，其中19人被神经心理诊所或蒙特利尔认知评估（标准认知筛查测试）判定为轻度认知障碍。另外28人未表现出明显的认知问题，作为对照组。每位参与者都在MPASS设备的监控下完成了多项运动任务，包括静止站立、短距离行走以及从坐姿起身。为了提高测试难度，参与者还需在随机选定的70至100之间的数字基础上倒数7进行每项任务。这种双重任务设计更能揭示细微的认知缺陷。

MPASS设备利用深度相机和压力板收集数据，前者以三维形式追踪人体位置和关节活动，后者则记录体重分布和平衡状况。研究人员从这些数据中提取了27个变量，比如步幅长度、完成任务所需的时间以及站立时的身体晃动幅度。一部分数据是在参与者睁眼的情况下采集，另一部分则是闭眼时，以此检验视觉输入对平衡的影响。

随后，所有数据均通过三种机器学习模型进行分析：逻辑回归、支持向量机和支持树。这些模型旨在识别大数据集中的模式并据此做出预测。模型在大部分参与者的数据上进行了训练，然后在一个较小的群体上验证其识别轻度认知障碍患者的能力。结果显示，决策树模型表现最佳，准确率达到了83%，并且特异性得分为满分，即完全正确地将健康个体归类为无认知障碍。

机器学习模型表明，最关键的线索来自与平衡相关的测量值，尤其是闭眼同时进行数学运算时的表现。前六个预测指标中有五个来自平衡测量，例如站立时重心的晃动幅度。另一个关键特征则是行走时的步幅长度。有趣的是，坐起任务的测量对最终模型的贡献较少，尽管这一测试通常用于评估力量与灵活性。研究者建议后续研究可进一步探索如何更有效地分析该任务，因为当前版本捕获了传统评估中较少涉及的运动数据。

“我们非常高兴得知MPASS能够检测到与轻度认知障碍相关的微妙运动特征。目前，轻度认知障碍的诊断率极低。一项研究估算，美国只有8%的老年人预计患有轻度认知障碍并接受了临床诊断。一种高效、经济且易于使用的筛查方法将在对抗阿尔茨海默病及其他痴呆症的过程中发挥重要作用。”

“MPASS评估生成了多样化的数据集，人工智能的应用能够挖掘这些数据中的复杂关系，提供即时诊断的可能性。MPASS不仅测量多个维度的运动功能（如静态平衡和步态），还结合认知与运动任务（如边走路边解题），从而更灵敏地捕捉与认知衰退相关的运动功能变化。”

尽管如此，研究者也承认了一些限制。样本规模较小，轻度认知障碍组仅有19名参与者。此外，参与者在种族和地理背景上不够多元化，未来研究需要覆盖更广泛的人群以保证结论的普适性。尽管研究团队已努力改进程序以避免这些问题，但在测试过程中仍有部分数据遗失，主要原因是身体追踪故障所致。

即便存在上述局限性，结果表明像MPASS这样便携式的低成本系统可能是早期检测认知问题的实用工具，尤其是在获取专业测试机会有限的情况下。由于该设备易于操作且无需血液检测或影像学检查，它可以在初级保健诊所、老年活动中心甚至个人家中使用，从而更早地识别高危人群并及时介入治疗。

这项由杰米·B·霍尔、索尼娅·阿克特、普拉文·拉奥、安德鲁·基塞利卡、莱西娅·兰姆、雅各布·M·托马斯和特伦特·M·格斯共同完成的研究名为《利用新型多模态运动功能评估平台结合机器学习识别轻度认知障碍患者的可行性》，标志着在对抗阿尔茨海默病道路上迈出的重要一步。

(以上内容均由Ai生成)