Veštačka inteligencija u službi zdravlja mozga: Naučnici otkrili potencijal za rano otkrivanje demencije, ali brine ih ova stvar

Ana Klikovac Vesti 25.09.2024 17:48 0

Danas se Alchajmerova bolest i drugi oblici demencije obično dijagnostikuju tek kada se pojave simptomi

Koristeći napredne algoritme veštačke inteligencije, naučnici se nadaju da će identifikovati obrasce moždanih talasa koji su povezani sa rizikom od demencije.

Zamislite elegantan, prenosivi kućni uređaj koji podseća na traku za glavu ili kapu, sa sićušnim elektrodama ugrađenim u njega. Ovi senzori postavljeni na glavu detektuju suptilnu aktivnost moždanih talasa, ponašajući se kao pametni sat sa detekcijom otkucaja srca, merač krvnog pritiska na zglobu ili monitor otkucaja srca, piše The Washington Post.

Korišćenjem naprednih algoritama veštačke inteligencije za analizu podataka u realnom vremenu, ovakav uređaj bi mogao da traži znake Alchajmerove bolesti godinama pre nego što simptomi postanu očigledni. Takav monitor još nije dostupan, ali Ej-Aj bi mogao da ga pretvori u stvarnost.

„Očitavanje bi moglo biti jednostavno kao sistem semafora — zelena za zdravu aktivnost, žuta za nešto na šta treba paziti i crvena kada je vreme da se konsultujete sa lekarom“, rekao je David T. Džouns, šef Ej-Aj neurologije klinike Maio Program. „Možete pratiti zdravlje svog mozga na isti način na koji sada možete pratiti puls i krvni pritisak. Nismo još stigli, ali to je budućnost. „Moglo bi da prođe decenija ili više pre nego što takva tehnologija postane široko rasprostranjena, ali nauka se „brzo kreće“, dodao je Džouns.

Istraživanje moždanih talasa klinike Mejo je samo jedan primer naučnog rada koji koristi moć veštačke inteligencije za određivanje ranih pokazatelja kognitivnog oštećenja. Naučnici koriste veštačku inteligenciju za proučavanje krvnih biomarkera - neki su povezani sa Alchajmerovom bolešću.

Ej-Aj im pomaže da traže podatke koji mogu povezati demenciju sa hroničnim zdravstvenim stanjima kao što su upale, određeni problemi sa vidom, visok holesterol, hipertenzija, dijabetes i osteoporoza. Ej-Aj čini ove napore mogućim jer može da analizira ogromne količine komplikovanih podataka iz elektronskih zdravstvenih kartona pacijenata velikom brzinom, često sa sposobnošću da otkrije nijanse koje ljudi ne mogu da primete.

„Želimo da pronađemo načine za otkrivanje demencije što je ranije moguće“, rekla je Dženi Larkin, zamenica direktora Odeljenja za neuronauku u Nacionalnom institutu za starenje. „Ej-Aj prvenstveno pomaže u razumevanju i upravljanju velikim podacima koji su složeni ili preveliki za tradicionalnu analizu. Ej-Aj ima potencijal da bude neverovatan asistent u razumevanju velikih baza medicinskih podataka i identifikaciji mogućnosti koje nikada sami ne bismo mogli da otkrijemo“, rekla je Larkin.

Neverovatno brzi odgovori

Ej-Aj se već koristi u drugim zdravstvenim okruženjima, kao što je mamografski skrining, a istraživači su uzbuđeni zbog potencijalnog doprinosa Ej-Aj zdravlju mozga.

„Ej-Aj bi trebalo da ubrza našu sposobnost da predvidimo povećanje rizika od hroničnih bolesti“, rekla je Džudi Potaškin, profesor i direktor ćelijske i molekularne farmakologije u Centru za neurodegenerativne bolesti i terapiju Medicinske škole u Čikagu.

Trenutno 55 miliona ljudi širom sveta pati od demencije. Do 2050. taj broj će porasti na 139 miliona. Svake tri sekunde jedna osoba u svetu oboli od demencije, a 75 odsto slučajeva demencije u svetu je neprepoznato i nedijagnostikovano. U 40% slučajeva demencija se može odložiti ili sprečiti. Prosečno trajanje Alchajmerove bolesti i postdijagnostičke nege je osam do 12 godina. Bolest je obeležena progresivnim gubitkom pamćenja, promenama ličnosti i na kraju nemogućnošću obavljanja rutinskih svakodnevnih zadataka, kao što su kupanje, oblačenje i plaćanje računa.

Neki ljudi su nervozni zbog sve veće upotrebe veštačke inteligencije jer se plaše da će ona zameniti ljudski rad. Ali stručnjaci kažu da će to samo učiniti boljim.

„Ej-Aj ima veliku moć i ima mnogo baza podataka za pretraživanje, i to može da uradi neverovatnom brzinom“, rekao je Artur Kaplan, profesor bioetike na NIU Langone Health. „Ljudi se umaraju. Ali ne“, dodao je on.

Pronalaženje obrazaca koji su previše suptilni da bi ih ljudi primetili

Ej-Aj takođe ima potencijal da premosti jaz u stručnosti između iskusnih lekara i manje iskusnih provajdera. Na primer, veštačka inteligencija bi mogla da prepozna suptilne znakove, kao što su promene u glasu pacijenta, koji bi mogli da pomognu u dijagnostici neuroloških poremećaja kao što su Parkinsonova bolest, Alchajmerova bolest ili amiotrofična lateralna skleroza (ALS). „Mnogo od onoga što stručnjaci rade uključuje prepoznavanje obrazaca iz obuke i iskustva, nešto što AI može pomoći nestručnjacima da repliciraju“, rekao je Džons.

U istraživanju moždanih talasa za koje Džons veruje da bi na kraju moglo da dovede do kućnih monitora, istraživači Mejoa su koristili veštačku inteligenciju za skeniranje elektroencefalograma (EEG) za abnormalne obrasce koji su karakteristični za pacijente sa kognitivnim problemima kao što je Alchajmerova bolest.

Proučavali su podatke od više od 11.000 pacijenata koji su imali EEG skeniranje na klinici Mejo, identifikujući specifične razlike, uključujući promene u moždanim talasima u prednjem i zadnjem delu mozga. „Ljudi ih ne mogu videti, ali mašine mogu“, rekao je Džons. Nadajmo se da će lekari jednog dana koristiti veštačku inteligenciju da rano uoče ove obrasce, pre nego što problemi sa pamćenjem postanu očigledni.

Tim istraživača iz Opšte bolnice u Masačusetsu koristio je kombinaciju AI i magnetne rezonance (MRI) da bi razvio algoritam za otkrivanje Alchajmerove bolesti. Oni su usavršili model koristeći skoro 38.000 skeniranja mozga oko 2.300 pacijenata sa Alchajmerom i oko 8.400 ljudi koji nisu imali tu bolest.

Zatim su testirali model na pet setova slika da vide da li može tačno da identifikuje Alchajmerovu bolest. To je uradio sa tačnošću od 90,2 odsto, rekao je Metju Leming, naučni saradnik za radiologiju u bolničkom Centru za sistemsku biologiju i jedan od autora studije.

Jedan od izazova u tumačenju MRI podataka za buduća istraživanja je da „ljudi dolaze na magnetnu rezonancu samo kada imaju simptome nečeg drugog“, što bi moglo uticati na rezultate. „Ako osoba dođe u bolnicu na magnetnu rezonancu, to obično nije zato što je zdrava“, rekao je on.

Povezanost holesterola ili osteoporoze sa rizikom od Alchajmerove bolesti

Na Kalifornijskom univerzitetu u San Francisku, istraživači su koristili veštačku inteligenciju da dizajniraju algoritam koji analizira da li postojanje određenih zdravstvenih stanja može uticati na to ko bi mogao razviti Alchajmerovu bolest u budućnosti. Stanja su uključivala hipertenziju, visok holesterol i nedostatak vitamina D kod muškaraca i žena, erektilnu disfunkciju i uvećanu prostatu kod muškaraca i osteoporozu kod žena.

Dizajnirali su model koristeći kliničku bazu podataka od više od 5 miliona ljudi sa i bez Alchajmerove bolesti. U posebnoj grupi pacijenata koji nisu imali Alchajmerovu bolest, algoritam je sa 72 odsto tačnosti predvideo one koji će na kraju dobiti dijagnozu Alchajmerove bolesti u roku od sedam godina.

Istraživanje daje nadu jer bi prevencija i lečenje ovih stanja mogli pomoći u zaštiti od eventualne demencije, rekla je Alis Tang, jedna od autora studije.

Povezanost ovih zdravstvenih stanja sa Alchajmerovom bolešću ,,bila je jača od one među ljudima koji nisu imali nijedan od ovih drugih zdravstvenih problema", rekao je Tang, bioinženjer i student medicine. Ali ona je objasnila da je važno napomenuti da "neće svi koji imaju Alchajmerovu bolest imati ova stanja i neće svi koji imaju ova stanja razviti Alchajmerovu bolest. To je samo crvena zastavica. Jedno sredstvo za predviđanje koje treba dalje proučavati."

Da li će ljudi želeti da znaju?

Neki stručnjaci pozivaju na oprez, ističući da je veliki deo rada sa veštačkom inteligencijom još uvek preliminaran. „Nemamo dovoljno podataka da vidimo da li je bilo koji od ovih alata validiran da bi se predvideo nečiji rizik“, rekla je Rebeka Edelmajer, potpredsednica naučnog angažmana Udruženja za Alchajmerovu bolest.

Danas se Alchajmerova bolest i drugi oblici demencije obično dijagnostikuju tek kada se pojave simptomi. Postoji nekoliko lekova koji bi mogli da uspore ovu bolest, ali oni ne deluju na sve, a njihova efikasnost vremenom može da oslabi.

Sa potencijalom veštačke inteligencije da omogući ranu dijagnozu, postavljaju se mnoga ista pitanja koja su bila relevantna u prvim genetskim testovima.

„Uopšteno govoreći, Ej-Aj je dobra stvar u ovom slučaju“, rekao je Kaplan. ,,Ali postoji jedno veliko 'ali', ovaj potencijal bi se mogao zloupotrebiti prilikom ugovaranja zdravstvenog osiguranja i podsticati diskriminaciju od strane poslodavaca. Međutim, najveće pitanje je: 'Hoće li ljudi hteti da znaju? I ako da, šta će da rade sa ovim informacijama?'“, istakao je Kaplan.

„Iskren da budem, ne bih ništa uradio“, rekao je Džoel Šurkin, penzionisani naučni pisac iz Baltimora čija je supruga, morski biolog Kerol Hauard, bolovala od rane Alchajmerove bolesti i umrla 2019. u 70. godini. ,,Osim nekoliko lekova, ništa se ne može učiniti", dodao je on.

Ketlin, (76), iz Betesde, izgubila je svog 82-godišnjeg muža u aprilu zbog komplikacija Alchajmerove bolesti. Njegova majka i starija sestra takođe su umrle od iste bolesti, pa par nije bio iznenađen kada mu je dijagnoza dijagnostikovana u srednjim 70-im.

„Već smo živeli sa rizikom i sve smo sredili“, rekla je ona. Jedna od njihovih ćerki, sada u 40-im godinama, upisala se u istraživanje kako bi pratila zdravlje njenog mozga u nadi da će rano otkriti moguće simptome bolesti. Ketlin veruje da će istraživanje veštačke inteligencije na kraju napraviti dramatičnu razliku u ranoj dijagnozi i lečenju. „Mislim da će to biti neverovatno“, rekla je ona.

Kaplan je rekao da postoje neke prednosti saznanja o pretnji od demencije u budućnosti. "Možete planirati svoj život", rekao je. „Uzmite taj odmor sledeće godine umesto da čekate. Dovedite svoje poslove u red. Razgovarajte o tome da svi oko vas budu spremni“, dodao je on.

Larkin iz NIA-e je primetila da bi ranije otkrivanje bolesti „moglo da pruži mogućnosti za nove tretmane“. S obzirom na to koliko napredujemo i učimo, ima nade“, rekla je ona.

„U trenutku kada više ne možete da pričate i hodate, veoma je teško popraviti mozak, rano otkrivanje će omogućiti nove intervencije pre nego što dođe do oštećenja. Ne kažem da će se to dogoditi, ali potencijal veštačke inteligencije sigurno otvara ta vrata“, zaključio je Kaplan.

Bonus video: