Выявление взаимосвязи клинических признаков (симптомов) на примере клиники посттравматического стрессового расстройства с помощью нейронных сетей с учителем

Симптомообразование является важной проблемой, интересующей исследователей. Появление клинических признаков болезни свидетельствует о формировании патологического процесса в органе, в организме в целом. Этот вопрос является частью проблемы патогенеза того или иного заболевания. Традиционно в медицине считается, что симптом, исходящий из того или иного органа, или сферы психической деятельности, является признаком происходящего патологического процесса в данном органе или системе. В то же время каждому врачу известно, что организм человека - это единое целое, а каждый орган функционирует, с одной стороны, как бы изолированно, а с другой - в единстве с другими органами и системами. Механизмы такого функционирования организма не раскрыты пока до конца, как не до конца исследованы и патогенетические механизмы формирования заболеваний и их клинических признаков.

С этой целью нами был проведен эксперимент по определению связи клинических признаков (симптомов) посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) между собой.

В исследовательскую группу были включены 99 мужчин, участников антитеррористической операции в Чеченской республике. Средний возраст испытуемых составил 25,7 года. Исследование испытуемых проводилось в медико-психологическом центре реабилитации госпиталя для ветеранов войн г. Красноярска. Обследование испытуемых проводилось с применением «Опросника выраженности психопатологической симптоматики» (Symptom Check List-90-Revised - SCL-90-R), разработанного Derogatis et al. (1974) [5]. Надежность и валидность шкалы SCL доказана. Она включает 90 пунктов для оценки паттернов клинических признаков у психиатрических пациентов и здоровых лиц. Всего анализировалось 99 анкет, каждая из которых представляет собой исследование отдельного человека. Испытуемым предлагалось на каждый вопрос выбрать ответ наиболее им соответствующий по пятиранговой дискретной шкале, оценивающей степень выраженности признака в баллах: совсем нет - 0 баллов, немного - 1, умеренно - 2, сильно - 3, очень сильно - 4.

При обработке полученных результатов оценивали клинические признаки ПТСР с использованием нейронных сетей с учителем [1,4]. Для обучения и тестирования нейронных сетей использовался нейроимитатор NeuroPro v.

0.25.

При определении поля ответа использовался предиктор на два класса - «болен» (есть психопатология), «здоров» -патология отсутствует [2]. Для осуществления поставленной цели по выявлению взаимосвязи симптомов у испытуемых структура нейросетей была настроена таким образом, что каждый из вопросов являлся

выходным полем, а все остальные, включая поле 2як, были входными. Всего были обучены и протестированы более 200 нейронных сетей, содержащих 3 слоя по 10 нейронов в каждом слое.

В одной из предшествующих работ [4] было выявлено, что в результате контрастирования нейросетей было удалено около 90% входных сигналов, а также определены наиболее значимые для прогнозирования наличия ПТСР вопросы (табл. 1). В дальнейшем было проведено контрастирование по 10 нейросетям для каждой из следующей группы признаков:

1-я группа - признаки с 1 по 12, для выявления общих закономерностей,

2-я группа - признаки, определяемые как наиболее значимые [3-4].

Полученные данные по 10 обученным и контрастиро-ванным сетям для 1-й группы приведены в табл. 2.

В результате проведенных экспериментов для 1-й группы клинических признаков было выявлено следующее:

1. Вопрос 6. Чувство недовольства другими (синдром межличностной сензитивности) не позволил провести операции обучения (правильно решенных примеров 97 из 99), то есть ни одна из 10 сетей не смогла быть обучена для того, чтобы правильно получить поле ответа № 6 («чувство недовольства другими»).

2. Для большинства признаков затруднительно выделить явную зависимость, так как количество удаленных входов составило от 45 до 71 из 90 входных сигналов.

3. В связи с этим только для клинических признаков № 3, 5,7,8,12 шкалы 8СЬ (табл. 2) была выявлена взаимо связь между симптомами (рис. 1). Здесь подразумевается наличие зависимости в направлении стрелок, например: обучено десять нейросетей, в которых полем ответа был клинический признак № 7 «Ощущение, что кто-то другой может управлять вашими мыслями» (синдром психотиз-ма), а самыми частыми полями ответов были следующие клинические признаки:

16 - «То, что вы слышите голоса, которых не слышат другие» (психотизм),

44 - «То, что вам трудно заснуть» (дополнительные симптомы),

57 - «Ощущение напряженности и взвинченности» (тревожность) и

70 - «Чувство неловкости в людных местах» (фобиче-ская тревожность).

4. Кроме того, может быть нарисована схема конкретной сети (рис. 2а и 2 б) для определения «ответа-вопроса» клинического признака № 7 («Ощущение, что кто-то другой может управлять вашими мыслями»), в которой на входе подаются параметры (признаки) № 16, 38, 54, 57, 70, 83 для одной сети, а для другой оказалось достаточным наличие набора следующих полей: признаки № 1б, 53, 57,63,70,83.

5. В табл. 3 приведены наборы оставшихся параметров признаков, полученных после контрастирования. Обучено и контрастировано 10 нейросетей. Полем ответа выбран вопрос 7.

На рис. 3 приведены взаимосвязи для второй группы вопросов. Следует отметить, что для всех них удалось выделить взаимосвязь, в отличие от первой группы.

С клинической точки зрения, полученные данные наглядно показывают и свидетельствуют о том, что, симптом не является изолированным клиническим признаком поражения в какой-то одной сфере психического процесса. Психический процесс является единым, а симптомообразо-вание является сложным процессом, отражающим взаимосвязь органов и систем организма человека. Таким образом, симптом не является изолированным клиническим признаком поражения в какой-то одной сфере психического процесса. Образование психического симптома - это сложный процесс, происходящий как между сферами психического процесса, так и с процессами, происходящими во внутренних органах организма.

Необходимо учитывать, что сферы же психического процесса выделяют только теоретически (условно) для облегчения изучения, наблюдения, описания психопатологического состояния человека. Приведенные выше данные свидетельствуют также о взаимосвязи симптомов не только в области психического процесса, но и психических с проявлениями соматовегетативного характера. Это требует дальнейшего изучения и анализа, что может углубить знания патогенетических механизмов формирования ПТСР. Применение современных компьютерных технологий, которые постоянно совершенствуются, открывают новые возможности, способствующие расширению и углублению научных исследований в медицине.

В заключение можно сделать выводы:

1. Задачи изучения выраженности психопатологической симптоматики и взаимосвязи симптомов успешно решаются нейронными сетями с учителем.

2. Нейронные сети в данном случае служили инструментом, позволяющим ставить содержательные вопросы исследователю при проведении научных изысканий.

Полученные данные свидетельствуют о целесообразности проведения дальнейшего клинико-психологического исследования с помощью нейронных сетей, что открывает возможности углубленного анализа, получения новых знаний о механизмах развития ПТСР.

Таблица1. Ранжирование параметров, наиболее значимых для прогнозирования наличия ПТСР клинических признаков

№ признака Клинический признак Синдром Ранжирование параметров

47 Боязнь езды в автобусах, метро или поездах фобический 0,5

54 Ощущение, что будущее безнадежно депрессивный 0,43

18 Чувство, что большинству людей нельзя доверять паранойяльный 0,34

22 Ощущение, что вы в западне или пойманы депрессивный .0,33

16 То, что вы слышите голоса, которые не слышат другие психотизм 0,34

7 Ощущение, что кто-то другой может управлять вашими мыслями психотизм 0,26

37 Ощущение, что люди недружелюбны или вы им не нравитесь межличностная сензитивность 0,23

87 Мысли о том, что с вашим телом что-то не в порядке психотизм 0,23

90 Мысли о том, что с вашим рассудком творится что-то неладное психотизм 0,23

4 Слабость или головокружение соматизация 0,21

21 Застенчивость или скованность в общении с лицами другого пола межличностная сензитивность 0,2

79 Ощущение собственной никчемности депрессивный 0,2

Таблица2. Результаты контрастирования

№ признака SCL Клинический признак Синдром Диапазон удаленных входов Удалено входов

1 Головные боли соматизация 35-50 45

2 Нервозность тревожность 35-66 46

3 Повторяющиеся неотвязные мысли обессивно-компульсивный 69-76 71

4 Слабость и головокружение соматизация 65-73 69

5 Потеря сексуального влечения депрессивный 76-79 75

6 Чувство недовольства другими межличностная сензитивность 0 0

7 Ощущение, что кто-то другой может управлять вашими мыслями психотизм 78-83 82

8 Ощущение, что почти во всех ваших неприятностях виноваты другие паранойяльность 64-79 74

9 Проблемы с памятью обсессивно-компульсивный 10-50 30

10 Ваша небрежность и неряшливость обсессивно-компульсивный 41-71 63

11 Легко возникающая досада и раздражение враждебность 58-72 66

12 Боли в сердце и грудной клетке соматизация 67-75 71

ТаблицаЗ. Результаты контрастирования для признака 7

Повторяющиеся неприятные неотвязные мысли

Слабость и головокружение Ощущение, что почти во всех неприятностях виноваты другие

Ощущение, что кто-то другой может управлять вашими мыслями

Потеря сексуального влечения или удовольствия

Боли в сердце или грудной клетке Рис. 1. Схемы взаимосвязи между симптомами первой группы признаков

Рис. 2 а. Схема конкретной сети для определения «ответа-вопроса» клинического признака № 7.

Рис. 2 б. Схема конкретной сети для определения «ответа-вопроса» клинического признака № 7.

Боязнь езды в автобусах, метро Ощущение, что будущее безнадежно

или поездах

Чувство, что большинству людей нельзя доверять

Ощущение, что вы в западне или То, что вы слышите голоса, которых Ощущение, что люди недружелюбны

пойманы не слышат других или вы им не нравитесь

Рис. 3. Схемы взаимосвязи между симптомами второй группы признаков.

Мысли о том, что с вашим телом не все в порядке

Ощущение собственной никчемности

Застенчивость или скованность в общении с лицами другого пола

Рис. 3. Схемы взаимосвязи между симптомами второй группы признаков

Таблица4. Зависимость признака № 3 «Повторяющиеся неприятные неотвязные мысли» от других признаков

№ признака Клинический признак Синдром Степень зависимости

21 Застенчивость или скованность в общении с лицами другого пола межличностная сензитивность 1,0

2В Неожиданный и беспричинный страх тревожность 0,8

82 Боязнь, что вы упадете в обморок на людях фобическая тревожность 0,8

81 То, что вы кричите и швыряетесь вещами враждебность 0,7

79 Ощущение собственной никчемности депрессивный 0,6

6В Импульсы причинять телесные повреждения или вред кому-либо враждебность 0,6

ВБ ' Ощущение, что другие не понимают вас или не сочувствуют вам межличностная сензитивность 0,6

72 Приступы ужаса или паники тревожность 0,6

Таблица5. Зависимость признака № 4 «Слабость или головокружение» от других признаков

№ признака Клинический признак Синдром Степень зависимости

26 Чувство, что вы сами во многом виноваты депрессивный 0,8

30 Подавленное настроение, «хандра» депрессивный 0,7

77 Чувство одиночества, даже когда вы с другими людьми психотизм 0,7

ZAK Заключение 0,7

16 То, что вы слышите голоса, которых не слышат другие психотизм 0,6

6В Импульсы причинять телесные повреждения или вред кому-либо враждебность 0,6

69 Чрезмерная застенчивость при общении с другими людьми межличностная сензитивность 0,6

Таблица б. Зависимость признака № 8 «Ощущение, что почти во всех ваших неприятностях виноваты другие» (межличностная сензитивность) от других признаков

№ признака Клинический признак Синдром Степень зависимости

7 Ощущение, что кто-то другой может управлять вашими мыслями психотизм

62 То, что в голове чужие мысли психотизм 0,6

ZAK Заключение 0,7

Таблица7. Зависимость признака № 7 «Ощущение, что кто-то другой может управлять вашими мыслями» (психотизм) от других признаков

№ признака Клинический признак Синдром Степень зависимости

16 То, что вы слышите голоса, которых не слышат другие психотизм

44 То, что вам трудно заснуть 0,6

57 Ощущение напряженности и взвинченности тревожность 0,6

70 Чувство неловкости в людных местах (магазинах, кинотеатрах) фобическая тревожность 0,6

Таблицы8. Зависимость признака № 5 «Потеря сексуального влечения или удовольствия» (депрессивного синдрома) от других признаков

№ признака Клинический признак Синдром Степень зависимости

47 Боязнь езды в автобусе, метро или поездах фобическая тревожность 0,7

42 Боли в мышцах соматизация 0,8

87 Мысли о том, что с вашим телом что-то не в порядке психотизм 0,7

В2 Проблемы с памятью депрессивный 0,6

9 Ощущение собственной никчемности обсессивно-компульсивный 0,6

6В Импульсы причинять телесные повреждения или вред кому-либо враждебность 0,6

Таблица9. Зависимость признака № 12 «Боли в сердце или грудной клетке» (соматизация) от других признаков

№ признака Клинический признак Синдром Степень зависимости

64 Бессонница по утрам депрессия 0,9

16 То, что вы слышите голоса, которых не слышат другие психотизм 0,8

4 Слабость или головокружение соматизация 0,7

В9 Сильное или учащенное сердцебиение тревожность 0,7

В2 Отсутствие интереса к чему бы то ни было депрессивный 0,6

В7 Ощущение, что люди недружелюбны или вы им не нравитесь межличностная сензитивность 0,6

54 Ощущение, что будущее безнадежно депрессивный 0,6

7В Чувство неловкости, когда вы едите или пьете на людях межличностная сензитивность 0,6

ZAK 0,6

Таблица10. Конкретная сеть признака № 7 «Ощущение, что кто-то другой может управлять вашими мыслями» (психотизм) от других признаков

№ признака Клинический признак Синдром

70 Чувство неловкости в людных местах (магазинах, кинотеатрах) депрессивный

16 То, что вы слышите голоса, которых не слышат другие психотизм

БВ Комок в горле соматизация

57 Ощущение напряженности или взвинченности тревожность

6В Импульсы причинять телесные повреждения или вред кому-либо враждебность

83 Ощущение, что люди злоупотребят вашим доверием, если вы им паранойяльность

позволите

Таблица11. Конкретная сеть признака № 7 «Ощущение, что кто-то другой может управлять вашими мыслями» (психотизм) от других признаков

№ признака Клинический признак Синдром

70 Чувство неловкости в людных местах (магазинах, кинотеатрах) депрессивный

16 То, что вы слышите голоса, которых не слышат другие психотизм

38 Необходимость делать все очень медленно, чтобы не допустить ошибки обсессивно-компульсивный

57 Ощущение напряженности или взвинченности тревожность

54 Ощущение, что будущее безнадежно депрессия

83 Ощущение, что люди злоупотребят вашим доверием, если вы им позволите паранойяльность