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Wie künstliche Intelligenz dabei helfen kann, Alzheimer-Patienten zu behandeln

Alzheimer ist auch heute noch schwer zu diagnostizieren. Oftmals braucht es Verwandte oder Pflegepersonal, um Veränderungen in der Persönlichkeiten Betroffener erkennen zu können.
Alzheimer ist auch heute noch schwer zu diagnostizieren. Oftmals braucht es Verwandte oder Pflegepersonal, um Veränderungen in der Persönlichkeiten Betroffener erkennen zu können.
Foto: imago/Westend61
Mit Hilfe künstlicher Intelligenz könnte es möglich sein Medikamente zu entwickeln, die das Voranschreiten der Krankheit verlangsamen oder sogar stoppen könnten.

Alzheimer ist eine tückische Erkrankung. Bis heute wissen Mediziner nicht genau, wie die Krankheit entsteht. Auch Diagnosen fallen schwer, da es keine Tests gibt, die die Krankheit diagnostizieren können, wie die Seite technologyreview berichtet.

Scans des Gehirns möglicherweise Betroffener, sowie beobachtete Verhaltensveränderungen durch Familienmitglieder oder durch Pflegepersonal sind oftmals die Informationen, auf deren Basis Ärzte heute die Diagnose stellen.

Künstliche Intelligenz zur Erforschung von Alzheimer

Forscher in den USA sehen im Einsatz von künstlicher Intelligenz nun eine gute Möglichkeit, die Krankheit frühzeitig zu erkennen. Helfen sollen den Wissenschaftler dabei kleine weiße Boxen, die an Wänden befestigt, die Bewegungen der Patienten überwachen. Funkwellen, die nur ein Tausendstel der Stärke eines Wi-Fi-Netzes haben und permanent von der Box ausgestrahlt werden, werden in einem Radius von rund neun Metern von allem reflektiert, auf das sie treffen – auch vom menschlichen Körper.

Kleinste Veränderungen werden registriert

Jede noch so kleine Bewegung, beispielsweise die Atmung des Patienten, sorgt für Veränderungen in der Reflektion der Strahlung und kann somit von dem Gerät erkannt werden. Ziel der Forscher war es, den Patienten die permanente Beobachtung ihrer Bewegungen und ihres Tagesablaufs so angenehm und unkompliziert wie möglich zu gestalten – die Teilnehmer der Untersuchung sollten nicht jeden Morgen etwa ein Wearable anlegen müssen.

Die nun gewählte Technik mit Hilfe der kleinen Funkbox, greift außerdem nicht so stark in die Privatsphäre der Menschen ein wie es etwa eine Kamera tun würde.

KI analysiert Bewegungsabläufe und Verhaltensmuster

Die Forscher des MIT entwickelten einen Algorithmus, der all die kleinen Veränderungen im Verhalten der Patienten erkennen kann. Die KI ist in der Lage einfache Bewegungsabläufe, wie gehen oder fallen, zu erkennen aber auch komplexere Bewegungen, die beispielsweise während eines unruhigen Schlafs auftreten. "Je mehr Informationen man der Software gibt, desto mehr lernt sie und das nächste Mal, wenn sie ein sich wiederholendes Verhalten sieht, kann sie dieses Verhalten erkennen", zitiert die Seite die Forscherin Dina Katabi.

Je länger die Beobachtung läuft, desto mehr Daten kann die kleine Box aufnehmen. Je mehr Daten zur Verfügung stehen, desto besser ist die KI in der Lage, Verhaltensmuster zu erkennen. Genau dann kommt die eigentliche Stärke der KI ins Spiel. Die Forscher haben das Programm so entwickelt, dass es Abweichungen dieser Verhaltensmuster erkennen kann. Diese Abweichungen, so die Forscher, könnten Erregung, Depressionen oder Schlafstörungen zu Grunde liegen – allesamt klassische Anzeichen für eine Alzheimer-Erkrankung.

Algorithmus soll Veränderungen im Gehirn erkennen

Auch bei der Erkennung von Veränderungen im Gehirn soll künstliche Intelligenz dabei helfen, Medizinern ein besseres Verständnis für die Erkrankung zu ermöglichen. Wenn sich ein Mediziner die Aufnahmen eines Gehirns anschaut, so sei es für ihn nicht möglich daraus abzuleiten, ob die betreffende Person in Zukunft an Alzheimer erkranken wird oder nicht, sagt einer der Forscher.

Die Wissenschaftler entwickelten also einen Algorithmus, dem sie hunderte sogenannter PET-Scans von Patienten fütterten, denen ein höheres Risiko an Alzheimer zu erkranken vorausgesagt wurde. Aus den Krankenakten wussten die Forscher welcher dieser Patienten binnen zwei Jahren seit dem Scan die Krankheit entwickelte, wollten jedoch herausfinden, ob die Software in der Lage war diese Patienten nur anhand der Aufnahmen zu identifizieren.

84 Prozent Genauigkeit

Und tatsächlich war die Maschine in der Lage, Anhäufungen eines bestimmten Proteins im Gehirn zu identifizieren. Dieses Protein wird von Medizinern häufig mit dem Ausbruch der Krankheit in Verbindung gebracht. Selbst für erfahrene Mediziner sei es extrem schwer, diese Veränderungen auf Aufnahmen erkennen zu können. Die Maschine erkannte sie mit einer Genauigkeit von 84 Prozent und konnte sagen, welche der Patienten Alzheimer entwickelt hatten.

Ein weiteres Gebiet, auf dem die KI den Forschern helfen könnte, ist die Suche nach geeigneten Medikamenten für die Krankheit. Bis jetzt standen die Wissenschaftler vor dem Problem, dass nicht alle Alzheimer-Patienten die gleichen Symptome zeigten. Die Krankheit zeigt sich also sehr individuell und muss somit auch individuell behandelt werden. Das jedoch sorgte bei klinischen Tests in der Vergangenheit dafür, dass die Forscher nicht eindeutig erkennen konnten, ob das getestete Medikament erfolgreich war oder nicht.

Software könnte in fünf Jahren einsatzbereit sein

Die Software soll nun helfen, Patienten mit gleichen oder sehr ähnlichen Symptomen zu identifizieren, um so eine einheitliche Basis für klinische Tests zu schaffen. Wenn die KI außerdem dabei helfen kann Patienten zu identifizieren, deren Zustand sich wahrscheinlich sehr schnell verschlechtern könnte, würden diese Patienten zuerst mit den neuen Medikamenten behandelt werden – die Forscher wüssten also schneller, ob das Präparat die gewünschte Wirkung erzielt oder nicht.

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In fünf Jahren könnte die KI soweit sein, und Alzheimer diagnostizieren und gegebenenfalls sogar prognostizieren. Große Mengen an Daten müssen bis dahin noch gesammelt werden um garantieren zu können, dass die Software stabil und zuverlässig funktioniert.

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