Как предсказать продолжительность жизни по данным смартфона

Возраст — «пробег» организма — определяет состояние внутренних органов, риск сердечно-сосудистых, онкологических и хронических заболеваний. При этом биологический возраст может отличаться от паспортного на несколько лет. Команда Gero разработала приложение для смартфона, которое оценивает состояние организма и его «износ» по колебаниям в двигательной активности. Объясняем, как оно работает.

Все стареют по-разному

Исследователи из США на протяжении 12 лет изучали, как старели 954 жителя одного и того же новозеландского городка, рожденные в 1972–1973 году. Оценивали, как менялось состояние их сердца, сосудов, почек, легких и печени, иммунной системы и метаболизма. Смотрели, что происходит с когнитивными способностями и физическими показателями. Фотографировали, чтобы зафиксировать изменения внешности, и делали генетические исследования, чтобы оценить сохранность наследственной информации.

Оказалось, что уже к 38-ми годам скорость старения сильно различается: часть испытуемых по физиологическим показателям соответствовала двадцатилетним, а у кого-то состояние организма находилось на уровне 60-ти лет. Авторы исследования были удивлены такой разницей в темпах старения среди совсем нестарых людей. Они сделали вывод, что оценивать скорость возрастных изменений и начинать бороться с ними нужно уже в возрасте 20–30 лет.

Загвоздка в том, что для определения биологического возраста приходится анализировать множество клинических показателей: брать у пациента кровь, снимать ЭКГ и исследовать сосуды, отслеживать динамику изменений массы тела, оценивать физическую и умственную активность. Мало кто готов и имеет возможность подвергать себя такому количеству медицинских процедур, если не брать в расчет добровольцев в клинических испытаниях и биохакеров, готовых потратить несколько сотен тысяч долларов на анализы.

В 2003–2006 годах в ходе масштабных исследований ученые США и Великобритании собрали данные о состоянии здоровья больше 100 000 человек. Физиологические показатели оценивали с помощью десятков тестов, а продолжительность жизни отслеживали на протяжении 10 лет после завершения эксперимента. Повседневную физическую активность участников записывали с помощью портативных акселерометров — фитнес-трекеров, только устроенных более сложно.

Ролик-инструкция для участников исследования NHANES (США)

Данные о физической активности участников привлекли внимание научной команды Gero, которая занимается математическим моделированием процессов старения. Обычно в таких моделях используются труднодоступные данные вроде уровня экспрессии генов или состава клеточных белков. Нам было интересно проверить гипотезу о том, как состояние организма и продолжительность жизни коррелирует с локомоторной (двигательной) активностью человека, которую легко замерить с помощью носимых устройств.

Старение видно на графиках активности

Чтобы разобраться, как уровень физической активности связан с общим состоянием здоровья и продолжительностью жизни, мы применили метод главных компонент, также известный как PCA, и еще несколько статистических методов. Оказалось, что простейшие метрики вроде колебаний количества шагов в течение дня отражают текущее состояние здоровья пользователя и его ожидаемую продолжительность жизни.

Мы обнаружили, что анализ вероятности переключения между физической активностью разной интенсивности (посидел→полежал→попрыгал→побежал) позволяет алгоритму определить, здоров ли человек, есть ли у него вредные привычки, и какова его ожидаемая продолжительность жизни.

Полученную модель опробовали на данных о состоянии здоровья и продолжительности жизни нескольких десятках тысяч британцев и американцев и получили одинаковый результат: состояние здоровья и продолжительность жизни, предсказанные нашей моделью, тесно коррелировали с медицинской историей пациентов.

Не стареть поможет смартфон

Gero Lifespan сообщает пользователю его вероятную продолжительность жизни

Результаты взбудоражили всю команду: получается, что оценить ожидаемую продолжительность жизни можно с помощью смартфонов, которыми пользуется больше двух миллиардов человек по всему миру.

Но хорошие новости на этом не закончились. Оказалось, что предсказанная нашей моделью продолжительность жизни чутко реагирует на изменения в образе жизни и привычках. Вы бросаете курить. Ваше здоровье постепенно возвращается к норме. Меняется «локомоторный отпечаток». Теперь вы, скорее всего, проживете дольше — и наше приложение сообщит об этом.

В этом заключается ключевая польза нашего открытия: оно позволяет следить за эффективностью методов по улучшению здоровья с помощью одного только айфона или фитнес-трекера. Необязательно сдавать десятки лабораторных анализов, чтобы проверить, как ваш организм реагирует на изменения: достаточно установить наше бесплатное приложение и начать здоровый образ жизни. Бросить курить. Пойти в спортзал. Прожить долгую и полноценную жизнь.

P.S. Хотите разобраться в теме подробнее? Читайте нашу научную статью или конспект лекции Тимофея Пыркова в Яндексе.