Published June 24, 2023 | Version v1
Publication Open

Artificial Intelligence for Cognitive Health Assessment: State-of-the-Art, Open Challenges and Future Directions

  • 1. Air University
  • 2. Kinnaird College for Women University
  • 3. Lebanese American University
  • 4. University of Derby
  • 5. Vellore Institute of Technology University
  • 6. Nottingham Trent University
  • 7. University College Dublin
  • 8. Edinburgh Napier University

Description

Abstract The subjectivity and inaccuracy of in-clinic Cognitive Health Assessments (CHA) have led many researchers to explore ways to automate the process to make it more objective and to facilitate the needs of the healthcare industry. Artificial Intelligence (AI) and machine learning (ML) have emerged as the most promising approaches to automate the CHA process. In this paper, we explore the background of CHA and delve into the extensive research recently undertaken in this domain to provide a comprehensive survey of the state-of-the-art. In particular, a careful selection of significant works published in the literature is reviewed to elaborate a range of enabling technologies and AI/ML techniques used for CHA, including conventional supervised and unsupervised machine learning, deep learning, reinforcement learning, natural language processing, and image processing techniques. Furthermore, we provide an overview of various means of data acquisition and the benchmark datasets. Finally, we discuss open issues and challenges in using AI and ML for CHA along with some possible solutions. In summary, this paper presents CHA tools, lists various data acquisition methods for CHA, provides technological advancements, presents the usage of AI for CHA, and open issues, challenges in the CHA domain. We hope this first-of-its-kind survey paper will significantly contribute to identifying research gaps in the complex and rapidly evolving interdisciplinary mental health field.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

دفعت الذاتية وعدم دقة التقييمات الصحية المعرفية داخل العيادة (CHA) العديد من الباحثين إلى استكشاف طرق لأتمتة العملية لجعلها أكثر موضوعية ولتسهيل احتياجات قطاع الرعاية الصحية. برز الذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي (ML) كنهجين واعدين لأتمتة عملية CHA. في هذه الورقة، نستكشف خلفية CHA ونخوض في البحث المكثف الذي تم إجراؤه مؤخرًا في هذا المجال لتوفير مسح شامل لأحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا. على وجه الخصوص، تتم مراجعة مجموعة مختارة بعناية من الأعمال المهمة المنشورة في الأدبيات لوضع مجموعة من التقنيات التمكينية وتقنيات الذكاء الاصطناعي/تعلم الآلة المستخدمة في CHA، بما في ذلك التعلم الآلي التقليدي الخاضع للإشراف وغير الخاضع للإشراف، والتعلم العميق، والتعلم المعزز، ومعالجة اللغة الطبيعية، وتقنيات معالجة الصور. علاوة على ذلك، نقدم نظرة عامة على مختلف وسائل الحصول على البيانات ومجموعات البيانات المعيارية. أخيرًا، نناقش القضايا والتحديات المفتوحة في استخدام الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة لـ CHA جنبًا إلى جنب مع بعض الحلول الممكنة. باختصار، تقدم هذه الورقة أدوات CHA، وتسرد طرق الحصول على البيانات المختلفة لـ CHA، وتوفر التطورات التكنولوجية، وتعرض استخدام الذكاء الاصطناعي لـ CHA، والقضايا المفتوحة، والتحديات في مجال CHA. نأمل أن تساهم هذه الورقة الاستقصائية الأولى من نوعها بشكل كبير في تحديد الفجوات البحثية في مجال الصحة العقلية متعدد التخصصات المعقد والمتطور بسرعة.

Translated Description (French)

Résumé La subjectivité et l'inexactitude des évaluations de la santé cognitive (CHA) en clinique ont conduit de nombreux chercheurs à explorer des moyens d'automatiser le processus pour le rendre plus objectif et pour faciliter les besoins de l'industrie des soins de santé. L'intelligence artificielle (IA) et l'apprentissage automatique (ML) sont apparus comme les approches les plus prometteuses pour automatiser le processus CHA. Dans cet article, nous explorons le contexte de l'ACH et plongeons dans les recherches approfondies récemment entreprises dans ce domaine pour fournir une étude complète de l'état de l'art. En particulier, une sélection minutieuse de travaux importants publiés dans la littérature est examinée pour élaborer une gamme de technologies habilitantes et de techniques d'IA/ML utilisées pour le CHA, y compris l'apprentissage automatique supervisé et non supervisé conventionnel, l'apprentissage profond, l'apprentissage par renforcement, le traitement du langage naturel et les techniques de traitement d'image. En outre, nous fournissons un aperçu des différents moyens d'acquisition de données et des ensembles de données de référence. Enfin, nous discutons des problèmes et des défis en suspens liés à l'utilisation de l'IA et du ML pour le CHA, ainsi que de certaines solutions possibles. En résumé, cet article présente les outils de la CHA, énumère diverses méthodes d'acquisition de données pour la CHA, fournit des avancées technologiques, présente l'utilisation de l'IA pour la CHA et les problèmes ouverts, les défis dans le domaine de la CHA. Nous espérons que ce document d'enquête unique en son genre contribuera de manière significative à identifier les lacunes de la recherche dans le domaine interdisciplinaire complexe et en évolution rapide de la santé mentale.

Translated Description (Spanish)

Resumen La subjetividad y la inexactitud de las evaluaciones de salud cognitiva (CHA) en la clínica han llevado a muchos investigadores a explorar formas de automatizar el proceso para hacerlo más objetivo y facilitar las necesidades de la industria de la salud. La inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático (ML) se han convertido en los enfoques más prometedores para automatizar el proceso de CHA. En este artículo, exploramos los antecedentes de CHA y profundizamos en la extensa investigación realizada recientemente en este ámbito para proporcionar un estudio exhaustivo del estado de la técnica. En particular, se revisa una cuidadosa selección de trabajos significativos publicados en la literatura para elaborar una gama de tecnologías habilitadoras y técnicas de IA/ML utilizadas para CHA, incluido el aprendizaje automático supervisado y no supervisado convencional, el aprendizaje profundo, el aprendizaje por refuerzo, el procesamiento del lenguaje natural y las técnicas de procesamiento de imágenes. Además, proporcionamos una descripción general de los diversos medios de adquisición de datos y los conjuntos de datos de referencia. Finalmente, discutimos los problemas y desafíos abiertos en el uso de AI y ML para CHA junto con algunas posibles soluciones. En resumen, este documento presenta las herramientas de CHA, enumera varios métodos de adquisición de datos para CHA, proporciona avances tecnológicos, presenta el uso de IA para CHA y problemas abiertos, desafíos en el dominio de CHA. Esperamos que este documento de encuesta, el primero de su tipo, contribuya significativamente a identificar las lagunas de investigación en el campo interdisciplinario de la salud mental, complejo y en rápida evolución.

Files

s12559-023-10153-4.pdf.pdf

Files (2.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:029bb216e375b376ac75f4484609e001
2.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الذكاء الاصطناعي لتقييم الصحة المعرفية: أحدث التحديات المفتوحة والتوجهات المستقبلية
Translated title (French)
Intelligence artificielle pour l'évaluation de la santé cognitive : état de l'art, défis ouverts et orientations futures
Translated title (Spanish)
Inteligencia artificial para la evaluación de la salud cognitiva: estado del arte, desafíos abiertos y direcciones futuras

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4381855863
DOI
10.1007/s12559-023-10153-4

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1510133588
  • https://openalex.org/W1530497466
  • https://openalex.org/W1577776292
  • https://openalex.org/W1663984431
  • https://openalex.org/W18328919
  • https://openalex.org/W1948745668
  • https://openalex.org/W1963984891
  • https://openalex.org/W1967454692
  • https://openalex.org/W1974874858
  • https://openalex.org/W1982031183
  • https://openalex.org/W1983543056
  • https://openalex.org/W1984544413
  • https://openalex.org/W1986953294
  • https://openalex.org/W1990528998
  • https://openalex.org/W1994487817
  • https://openalex.org/W1994748481
  • https://openalex.org/W2019902887
  • https://openalex.org/W2027675577
  • https://openalex.org/W2057536936
  • https://openalex.org/W2060253230
  • https://openalex.org/W2083522073
  • https://openalex.org/W2092877006
  • https://openalex.org/W2097440479
  • https://openalex.org/W2120751691
  • https://openalex.org/W2126598020
  • https://openalex.org/W2129654888
  • https://openalex.org/W2135028448
  • https://openalex.org/W2141854336
  • https://openalex.org/W2145254640
  • https://openalex.org/W2163624293
  • https://openalex.org/W2166505837
  • https://openalex.org/W2167990265
  • https://openalex.org/W2172240353
  • https://openalex.org/W2177786262
  • https://openalex.org/W2230952873
  • https://openalex.org/W2238108400
  • https://openalex.org/W2279978369
  • https://openalex.org/W2313430655
  • https://openalex.org/W2409233683
  • https://openalex.org/W2517195842
  • https://openalex.org/W2551185505
  • https://openalex.org/W2555209581
  • https://openalex.org/W2567599812
  • https://openalex.org/W2576151354
  • https://openalex.org/W2591808669
  • https://openalex.org/W2610332124
  • https://openalex.org/W2736702930
  • https://openalex.org/W2760736423
  • https://openalex.org/W2768956845
  • https://openalex.org/W2770604845
  • https://openalex.org/W2772747611
  • https://openalex.org/W2782098519
  • https://openalex.org/W2782718222
  • https://openalex.org/W2783844319
  • https://openalex.org/W2787183480
  • https://openalex.org/W2791124061
  • https://openalex.org/W2791779597
  • https://openalex.org/W2791951661
  • https://openalex.org/W2794833149
  • https://openalex.org/W2800289050
  • https://openalex.org/W2803107794
  • https://openalex.org/W2806218955
  • https://openalex.org/W2806825704
  • https://openalex.org/W2883744689
  • https://openalex.org/W2885087864
  • https://openalex.org/W2886542723
  • https://openalex.org/W2888015509
  • https://openalex.org/W2889542933
  • https://openalex.org/W2889669663
  • https://openalex.org/W2892060055
  • https://openalex.org/W2898569419
  • https://openalex.org/W2899146228
  • https://openalex.org/W2900596689
  • https://openalex.org/W2901434856
  • https://openalex.org/W2902239438
  • https://openalex.org/W2902374667
  • https://openalex.org/W2903819949
  • https://openalex.org/W2904739583
  • https://openalex.org/W2905035821
  • https://openalex.org/W2905451100
  • https://openalex.org/W2905810301
  • https://openalex.org/W2908501829
  • https://openalex.org/W2908749843
  • https://openalex.org/W2913611337
  • https://openalex.org/W2914367771
  • https://openalex.org/W2919011275
  • https://openalex.org/W2920794225
  • https://openalex.org/W2920868987
  • https://openalex.org/W2922018236
  • https://openalex.org/W2944155581
  • https://openalex.org/W2944541202
  • https://openalex.org/W2946604516
  • https://openalex.org/W2950283932
  • https://openalex.org/W2950680182
  • https://openalex.org/W2952015377
  • https://openalex.org/W2954756813
  • https://openalex.org/W2959807905
  • https://openalex.org/W2963117759
  • https://openalex.org/W2964171289
  • https://openalex.org/W2968031201
  • https://openalex.org/W2969763172
  • https://openalex.org/W2974138729
  • https://openalex.org/W2979386453
  • https://openalex.org/W2981345511
  • https://openalex.org/W2981493641
  • https://openalex.org/W2985086859
  • https://openalex.org/W2985116867
  • https://openalex.org/W2985355520
  • https://openalex.org/W2986497470
  • https://openalex.org/W2989650755
  • https://openalex.org/W2991435809
  • https://openalex.org/W2992056525
  • https://openalex.org/W2992343243
  • https://openalex.org/W2992895046
  • https://openalex.org/W2995864059
  • https://openalex.org/W2997540599
  • https://openalex.org/W2998376881
  • https://openalex.org/W3005377105
  • https://openalex.org/W3008820576
  • https://openalex.org/W3008904129
  • https://openalex.org/W3009360413
  • https://openalex.org/W3011249019
  • https://openalex.org/W3011706880
  • https://openalex.org/W3012652784
  • https://openalex.org/W3014950611
  • https://openalex.org/W3016422726
  • https://openalex.org/W3030464732
  • https://openalex.org/W3034151505
  • https://openalex.org/W3034168748
  • https://openalex.org/W3035014264
  • https://openalex.org/W3036592511
  • https://openalex.org/W3041199072
  • https://openalex.org/W3042774130
  • https://openalex.org/W3044898809
  • https://openalex.org/W3046738083
  • https://openalex.org/W3081948133
  • https://openalex.org/W3082070709
  • https://openalex.org/W3086102299
  • https://openalex.org/W3086590218
  • https://openalex.org/W3087141321
  • https://openalex.org/W3089578393
  • https://openalex.org/W3090453844
  • https://openalex.org/W3090817858
  • https://openalex.org/W3091860120
  • https://openalex.org/W3092527447
  • https://openalex.org/W3094068469
  • https://openalex.org/W3094079256
  • https://openalex.org/W3095677657
  • https://openalex.org/W3097041292
  • https://openalex.org/W3099616155
  • https://openalex.org/W3101650868
  • https://openalex.org/W3109560798
  • https://openalex.org/W3111073590
  • https://openalex.org/W3111159785
  • https://openalex.org/W3111397582
  • https://openalex.org/W3111685966
  • https://openalex.org/W3112503440
  • https://openalex.org/W3113314792
  • https://openalex.org/W3116761024
  • https://openalex.org/W3119460354
  • https://openalex.org/W3120774838
  • https://openalex.org/W3123552581
  • https://openalex.org/W3126141780
  • https://openalex.org/W3126345029
  • https://openalex.org/W3127230684
  • https://openalex.org/W3127349886
  • https://openalex.org/W3133320643
  • https://openalex.org/W3133501805
  • https://openalex.org/W3133532155
  • https://openalex.org/W3133545423
  • https://openalex.org/W3135145324
  • https://openalex.org/W3138589763
  • https://openalex.org/W3138667573
  • https://openalex.org/W3146208981
  • https://openalex.org/W3148867062
  • https://openalex.org/W3152432284
  • https://openalex.org/W3154312757
  • https://openalex.org/W3157910320
  • https://openalex.org/W3157996575
  • https://openalex.org/W3158162385
  • https://openalex.org/W3159193195
  • https://openalex.org/W3159508078
  • https://openalex.org/W3161873458
  • https://openalex.org/W3162881778
  • https://openalex.org/W3163659890
  • https://openalex.org/W3166434018
  • https://openalex.org/W3166586185
  • https://openalex.org/W3166984767
  • https://openalex.org/W3167279374
  • https://openalex.org/W3172338870
  • https://openalex.org/W3178061296
  • https://openalex.org/W3178287460
  • https://openalex.org/W3185191651
  • https://openalex.org/W3189660718
  • https://openalex.org/W3190444072
  • https://openalex.org/W3190607944
  • https://openalex.org/W3192818153
  • https://openalex.org/W3194074498
  • https://openalex.org/W3194288593
  • https://openalex.org/W3194459689
  • https://openalex.org/W3194767460
  • https://openalex.org/W3195457683
  • https://openalex.org/W3196760393
  • https://openalex.org/W3198116506
  • https://openalex.org/W3199364093
  • https://openalex.org/W3200659937
  • https://openalex.org/W3200712251
  • https://openalex.org/W3200761011
  • https://openalex.org/W3201367047
  • https://openalex.org/W3201447839
  • https://openalex.org/W3202017764
  • https://openalex.org/W3203040499
  • https://openalex.org/W3204823703
  • https://openalex.org/W3206162503
  • https://openalex.org/W3207018606
  • https://openalex.org/W3207575630
  • https://openalex.org/W3214865795
  • https://openalex.org/W3217064948
  • https://openalex.org/W3217192070
  • https://openalex.org/W4200006435
  • https://openalex.org/W4200166643
  • https://openalex.org/W4200205493
  • https://openalex.org/W4200224268
  • https://openalex.org/W4205875759
  • https://openalex.org/W4205897661
  • https://openalex.org/W4206440813
  • https://openalex.org/W4206920071
  • https://openalex.org/W4210620421
  • https://openalex.org/W4210969582
  • https://openalex.org/W4211012974
  • https://openalex.org/W4211066400
  • https://openalex.org/W4211139529
  • https://openalex.org/W4213217769
  • https://openalex.org/W4213292529
  • https://openalex.org/W4214810707
  • https://openalex.org/W4214826934
  • https://openalex.org/W4214921575
  • https://openalex.org/W4220704354
  • https://openalex.org/W4220792068
  • https://openalex.org/W4223421225
  • https://openalex.org/W4223552420
  • https://openalex.org/W4224068866
  • https://openalex.org/W4225154016
  • https://openalex.org/W4225910280
  • https://openalex.org/W4226173371
  • https://openalex.org/W4226461837
  • https://openalex.org/W4229332226
  • https://openalex.org/W4280578286
  • https://openalex.org/W4281658044
  • https://openalex.org/W4281712021
  • https://openalex.org/W4283079749
  • https://openalex.org/W4285078991
  • https://openalex.org/W4285282440
  • https://openalex.org/W4285294519
  • https://openalex.org/W4285301343
  • https://openalex.org/W4294168434
  • https://openalex.org/W4298290413
  • https://openalex.org/W4301221287
  • https://openalex.org/W4306155933
  • https://openalex.org/W4306194366
  • https://openalex.org/W4311061959
  • https://openalex.org/W4312543040
  • https://openalex.org/W4312585895
  • https://openalex.org/W4312995477
  • https://openalex.org/W4313026104
  • https://openalex.org/W4313361170
  • https://openalex.org/W4317906231
  • https://openalex.org/W4321377319