Dormire anche solo un’ora potrebbe presto rivelare i rischi per la nostra salute. A sostenerlo è uno studio della Stanford University, pubblicato su Nature Medicine, che ha impiegato un sistema di intelligenza artificiale per analizzare l’attività cerebrale durante il sonno. Il sistema, chiamato SleepFm, è uno strumento multimodale addestrato con un nuovo approccio di apprendimento che permette di “imparare il linguaggio del sonno” dalle registrazioni, consentendo un’analisi efficiente e la previsione di potenziali patologie. L’analisi è in grado di prevedere il possibile sviluppo di ben 130 malattie in una persona che dorme.
“Si tratta di un modo per interpretare il sonno come un indicatore dello stato di salute generale”, conferma Michele Terzaghi, neurofisiopatologo, direttore del Centro di Medicina del Sonno della Fondazione Mondino di Pavia e professore di Neurologia all’Università di Pavia. “L’esame consiste in una polisonnografia completa, a cui viene applicata l’intelligenza artificiale, una procedura eseguita solo in centri specializzati come l’Istituto Neurologico Mondino.”
Sonno e malattie: una relazione complessa
Fino ad ora, come precisa Terzaghi, “il sonno è stato studiato in relazione a singole patologie, come i rischi cardiovascolari, le apnee notturne, la sonnolenza diurna e il Parkinson. Questa è la prima volta che viene affrontato in modo globale, considerando tutti gli aspetti della nostra salute”. I ricercatori della Stanford University partono dal presupposto che il sonno sia un processo biologico fondamentale, con implicazioni significative per la salute fisica e mentale, ma la sua complessa relazione con le malattie è ancora poco compresa.
“La polisonnografia, considerata lo standard aureo per l’analisi del sonno, registra importanti segnali fisiologici, ma è poco utilizzata a causa delle difficoltà dei laboratori nel definire risultati univoci, nell’identificare segnali validi per tutti i pazienti e nell’integrazione con altri esami clinici, come la risonanza magnetica e la scintigrafia cerebrale”, spiegano gli scienziati.
L’algoritmo che “indaga” durante il sonno
Per superare queste sfide, il team americano ha sviluppato SleepFm, che utilizza un algoritmo Leave-One-Out. Il suo funzionamento si basa sull’esclusione di un elemento alla volta, come ad esempio la respirazione, per poi forzare il modello a ricostruirlo. Questa procedura rende il modello sufficientemente robusto per essere utilizzato in qualsiasi ambiente clinico.
“L’algoritmo è stato addestrato con i dati di oltre 585.000 ore di registrazioni di polisonnografie di 65.000 persone che hanno partecipato a diversi studi”, spiegano gli autori della ricerca. Il risultato è rapido: a SleepFm basta un’ora di sonno per “catturare la struttura fisiologica e temporale del riposo, consentendo una previsione accurata del rischio futuro di 130 malattie”, con una precisione del 93%.
L’IA monitora la comunicazione tra cuore e cervello
È importante sottolineare che, mentre la maggior parte degli studi sul sonno coinvolge una media di circa 2.000 partecipanti, questa nuova procedura ha utilizzato un set di dati 25 volte più ampio per comprendere il linguaggio della fisiologia umana. Inoltre, ha sincronizzato le onde cerebrali, l’attività cardiaca e i segnali respiratori in un’unica rappresentazione. In pratica, l’IA sviluppata dai ricercatori statunitensi monitora come il cuore comunica con il cervello durante il sonno.
Lo studio ha ricevuto reazioni positive dalla comunità scientifica. Molti esperti hanno definito la precisione di SleepFm “sorprendente”, poiché l’IA addestrata è stata in grado di prevedere il Parkinson e la demenza, così come la mortalità per tutte le cause e l’insufficienza cardiaca. “Supera costantemente i modelli medici tradizionali dal 5% al 17%”, si legge nello studio.
Il sonno è lo specchio dello stato di salute
Secondo Terzaghi, ci sono due aspetti fondamentali da considerare: “Il sonno è lo specchio dello stato di salute e l’intelligenza artificiale sta svolgendo un ottimo lavoro nell’individuare marcatori di rischio anche attraverso di esso. Chi soffre di insonnia, ad esempio, corre un rischio maggiore di sviluppare diversi disturbi: esiste un rischio biologico significativo, sia in termini di qualità della vita, sia di rischi cardiovascolari, infezioni, malattie neurodegenerative e, in generale, una maggiore mortalità. Dormire poco significa vivere meno. Questo nuovo esame, per chi soffre di insonnia, serve a valutare in percentuale la probabilità di ammalarsi”.
La medicina del sonno
Secondo l’esperto, questa ricerca apre nuove prospettive per la diagnosi delle patologie. “Si tratta di uno studio valido che potrebbe portare ad applicazioni pratiche. È un ottimo esempio di approccio complesso che valuta diversi aspetti della salute. La medicina del sonno non si limita alla diagnosi, ma anche alla stratificazione del rischio di sviluppare determinate patologie. In futuro, potremmo utilizzare semplici sensori da posizionare sul comodino per valutare il nostro rischio di contrarre alcune malattie, come già avviene per i fumatori”.
È importante sottolineare che questo tipo di strumento deve sempre essere accompagnato dalla valutazione di uno specialista. “Questa procedura non potrà certamente sostituire il medico, ma ci consentirà di raccogliere più dati contemporaneamente, come le onde cerebrali, l’attività respiratoria, l’ossigeno nel sangue, la variabilità cardiaca e i risvegli notturni, elementi fondamentali per capire a quali malattie potremmo essere predisposti. In particolare, potremmo prevedere 130 malattie con una precisione del 93%, un dato molto elevato”, spiega ancora Terzaghi.
Secondo l’esperto, questo metodo è prezioso per capire “quale paziente è a maggior rischio di ammalarsi e di cosa”. “Ci consente quindi di intraprendere terapie preventive, come già avviene per chi soffre di problemi cardiocircolatori”, aggiunge. Tuttavia, Terzaghi sottolinea un limite nello studio della Stanford University: “Il lavoro è stato condotto su pazienti, ovvero persone con disturbi preesistenti. Sarebbe opportuno testarlo anche su individui senza problemi di salute evidenti, per valutare la correlazione tra il rischio di contrarre specifiche patologie e i dati ottenuti”.
