Onderzoekers hebben met een AI-taalmodel verstoringen herkend in spraakpatronen bij mensen met schizofrenie. Hiermee lieten ze zien hoe je AI kunt toepassen in de psychiatrie.

Neurowetenschappers hebben laten zien dat je met een AI-taalmodel kan meten hoe coherent mensen spreken die schizofrenie hebben. Dit geeft artsen een nieuw middel om de ernst van de aandoening te bepalen.

Cognitieve kaart

Schizofrenie is een psychische aandoening die bij ongeveer twee tot vier op de duizend Nederlanders voorkomt. Mensen met deze aandoening hebben last van terugkerende psychoses. Dat zijn periodes waarin het denken en voelen ernstig verstoord raakt door bijvoorbeeld hallucinaties en waangedachten.

Hersentumoren wellicht beter te behandelen door middel van techniek die bloed-hersenbarrière opent
LEES OOK

Hersentumoren wellicht beter te behandelen door middel van techniek die bloed-hersenbarrière opent

Neuro-oncoloog Tom Snijders is gespecialiseerd in hersenkanker, waarbij de levensverwachting vaak gering is. Hij is betrokken ...

Ook andere symptomen kunnen het leven met schizofrenie erg lastig maken. Zo hebben veel mensen met schizofrenie last van ongeorganiseerd denken en spreken. Dit heeft mogelijk te maken met verstoringen in de cognitieve kaart. Dat is een mentale representatie die de relaties tussen verschillende concepten weergeeft. Denk je bijvoorbeeld aan een pen, dan zul je al snel aan papier denken. Dat komt doordat deze concepten op je cognitieve kaart dicht bij elkaar liggen.

Om schizofrenie goed te behandelen is het voor psychiaters belangrijk om in de gaten te houden hoe het gesteld is met de symptomen van een patiënt. In de toekomst zal AI daarbij kunnen helpen. Het kan het monitoren van symptomen namelijk nog efficiënter maken.

Taalmodel

Psychiater en neurowetenschapper Matthew Nour en zijn collega’s van het University College London deden met behulp van een AI-taalmodel onderzoek naar de cognitieve kaart van mensen met schizofrenie.

De onderzoekers gaven mensen met en zonder schizofrenie een simpele opdracht: noem binnen vijf minuten zoveel mogelijk woorden binnen de categorie ‘dieren’. Ze verwachtten dat de deelnemers met een sterke cognitieve kaart vaak woorden achter elkaar zouden noemen die qua betekenis enigszins samenhangen.

Om dit te controleren, gebruikten de onderzoekers een Natural Language Processing-model. Zo’n model heeft met kunstmatige intelligentie gezocht naar patronen in internetteksten en kan zo voorspellen welke woorden vaak samen voorkomen. ChatGPT werkt bijvoorbeeld op deze manier. Zo heeft het model bijvoorbeeld bepaald dat de woorden ‘kat’ en ‘muis’ meer samenhangen dan de woorden ‘muis’ en ‘zwaan’. 

Uit het onderzoek bleek dat de deelnemers met schizofrenie, vergeleken met de controlegroep, vaker woorden achter elkaar noemden die qua betekenis niet goed samenhangen. Dit correspondeerde met de ernst van bepaalde schizofreniesymptomen. Hoe ernstiger de symptomen waren, hoe minder samenhang tussen de woorden zat.

AI in de kliniek

De onderzoekers laten hiermee zien dat een AI-taalmodel kan helpen bij het monitoren van schizofreniesymptomen. Ook tonen ze aan dat deze aanpak neurologisch onderbouwd is (zie kader: Link met de hersenen). ‘Tot voor kort lag de automatische analyse van taal buiten het bereik van artsen en wetenschappers. Met de komst van AI-taalmodellen zoals ChatGPT is deze situatie aan het veranderen,’ zegt Nour in een persbericht.

Ook psychiater en onderzoeker Iris Sommer van het Universitair Medisch Centrum in Groningen ziet toekomst in het gebruik van AI in de psychiatrie. ‘Taal is denk ik echt wel iets waar we veel op gaan inzetten de komende tijd. Niet alleen om schizofrenie beter te begrijpen, maar ook om bijvoorbeeld een patiënt op afstand te kunnen monitoren. Zodat we vroeg kunnen voorkomen dat een psychose zich voordoet,’ zegt ze. ‘Met die AI spraakanalyse hoeft het niet over de klachten te gaan. Je kunt over elk willekeurig onderwerp spreken om een patiënt te kunnen monitoren.’

Er zal verder onderzocht moeten worden of het gebruik van zo’n AI-taalmodel wel betrouwbaar genoeg is voor de psychiatrie. Als dat zo blijkt, zouden ze volgens Nour in het komende decennium al in de kliniek kunnen verschijnen.

Link met de hersenen

Nour en zijn collega’s wilden de sterkte van de cognitieve kaart niet alleen bestuderen op gedragsniveau. Ze wilden ook kijken of ze verstoringen konden meten in de activiteit in het brein. Ze keken hiervoor naar de hippocampusregio. Die ligt ongeveer in het midden van je hersenen ter hoogte van je oren. Deze regio functioneert als een soort bibliothecaris voor je brein: het gebied slaat concepten en herinneringen op, en haalt ze terug als je ze nodig hebt.

Af en toe speelt de hippocampus een herinnering opnieuw af, maar dan versneld. Dit fenomeen heet de hippocampal replay. Je bent een gebeurtenis dan onbewust aan het herbeleven, zodat die goed verwerkt kan worden in je mentale archief. Wetenschappers denken dat dit proces een belangrijke rol speelt bij de vorming van de cognitieve kaart.

Nour en zijn collega’s hebben de hippocampal replay bij hun deelnemers onderzocht. Hiervoor moesten de deelnemers eerst een leertaakje uitvoeren, waarna hun hersenactiviteit werd gemeten. Uit het onderzoek bleek dat een bepaald type hersenactiviteit dat verbonden is aan de onbewuste herbeleving van het leertaakje, zwakker was bij deelnemers die in de eerdere taak minder coherente woorden noemden. Dat suggereert dat de cognitieve kaart zich bij deze personen mogelijk anders vormt.