Nove mogućnosti: Umjetna inteligencija mogla bi pratiti zdravlje mozga i ranije otkriti demenciju
Zamislite elegantan, prijenosni kućni uređaj koji nalikuje traci za glavu ili kapici, s ugrađenim sićušnim elektrodama. Ovi senzori postavljeni na glavu otkrivaju suptilnu aktivnost moždanih valova, ponašajući se poput pametnog sata s detekcijom pulsa, mjerača krvnog tlaka na ručnom zglobu ili monitora otkucaja srca, piše The Washington Post.
Korištenjem naprednih algoritama umjetne inteligencije za analizu podataka u stvarnom vremenu, uređaj poput ovog mogao bi tražiti znakove Alzheimerove bolesti godinama prije nego simptomi postanu očiti. Takav monitor još nije dostupan, ali AI bi ga mogao pretvoriti u stvarnost.
"Očitavanje bi moglo biti jednostavno poput sustava semafora - zeleno za zdravu aktivnost, žuto za nešto na što treba paziti i crveno kada je vrijeme za konzultaciju s liječnikom", rekao je David T. Jones, voditelj programa AI Neurologija na klinici Mayo. “Mogli biste pratiti zdravlje svog mozga na isti način na koji sada možete pratiti otkucaje srca i krvni tlak. Još nismo došli do toga, ali to je budućnost. Moglo bi proći desetljeće ili više prije nego što takva tehnologija bude u širokoj upotrebi, ali znanost se 'brzo razvija'", dodao je Jones.
Istraživanje moždanih valova klinike Mayo samo je jedan od primjera znanstvenog rada vezanog uz iskorištavanje mogućnosti umjetne inteligencije kako bi se odredili rani pokazatelji kognitivnog oštećenja. Znanstvenici koriste umjetnu inteligenciju za proučavanje krvnih biomarkera - neki su povezani s Alzheimerovom bolešću. AI im pomaže u potrazi za podacima koji mogu povezati demenciju s takvim kroničnim zdravstvenim stanjima kao što su upale, određeni problemi s vidom, visoki kolesterol, hipertenzija, dijabetes i osteoporoza.
AI čini ove napore mogućim jer može analizirati goleme količine kompliciranih podataka iz elektroničkih zdravstvenih kartona pacijenata velikom brzinom i to često uz sposobnost otkrivanja nijansi koje ljudi ne mogu primijetiti.
"Želimo pronaći načine za otkrivanje demencije što je ranije moguće", rekla je Jennie Larkin, zamjenica ravnatelja Odjela za neuroznanost pri Nacionalnom institutu za starenje. “AI prvenstveno pomaže u razumijevanju i upravljanju velikim podacima koji su kompleksni ili preveliki za tradicionalne analize. AI ima potencijala da bude nevjerojatan pomoćnik pri razumijevanju velikih baza medicinskih podataka i da identificira mogućnosti koje mi sami ne bismo nikad mogli otkriti”, rekla je Larkin.
Nevjerojatno brzi odgovori
AI se već koristi u drugim zdravstvenim okruženjima, recimo primjenjuje se pri mamografskim pregledima, a istraživači su uzbuđeni zbog potencijalnog doprinosa AI zdravlju mozga.
"AI bi trebao ubrzati našu sposobnost predviđanja povećanja rizika od kroničnih bolesti", rekla je Judy Potashkin, profesorica i voditeljica stanične i molekularne farmakologije na Chicago Medical School Center for Neurodegenerative Disease and Therapeutics.
Trenutno u svijetu 55 milijuna osoba boluje od demencije. Do 2050. taj broj će narasti na 139 milijuna. Svake tri sekunde jedna osoba u svijetu razvije demenciju, a 75 posto slučajeva demencije u svijetu je neprepoznato i nedijagnosticirano. U 40 % slučajeva demencija se može odgoditi ili prevenirati. Prosječno trajanje Alzheimerove bolesti i postdijagnostička skrb je od osam do 12 godina. Bolest je obilježena progresivnim gubitkom pamćenja, promjenama osobnosti i konačno nesposobnošću obavljanja rutinskih dnevnih zadataka, poput kupanja, odijevanja i plaćanja računa.
Neki su ljudi nervozni zbog sve veće upotrebe umjetne inteligencije jer se boje da će ona zamijeniti rad ljudi. Ali stručnjaci kažu da će ga samo poboljšati.
"AI ima veliku moć i ima mnogo baza podataka za pretraživanje, a to može činiti nevjerojatnom brzinom", rekao je Arthur Caplan, profesor bioetike na NYU Langone Health. “Ljudi se umore. AI ne", dodao je.
Pronalaženje uzoraka koji su previše suptilni da bi ih ljudi uočili
AI također ima potencijal premostiti jaz u stručnosti između iskusnih liječnika i manje iskusnih pružatelja usluga. Naprimjer, umjetna inteligencija mogla bi prepoznati suptilne znakove, poput promjena u pacijentovom glasu, koji bi mogli pomoći u dijagnosticiranju neuroloških poremećaja kao što su Parkinsonova bolest, Alzheimerova bolest ili amiotrofična lateralna skleroza (ALS). “Veliki dio onoga što stručnjaci rade uključuje prepoznavanje obrazaca iz obuke i iskustva, nešto što umjetna inteligencija može pomoći nestručnjacima da repliciraju”, rekao je Jones.
U istraživanju moždanih valova za koje Jones vjeruje da bi na kraju moglo rezultirati kućnim monitorima, Mayoovi znanstvenici upotrijebili su umjetnu inteligenciju za skeniranje elektroencefalograma (EEG) u potrazi za abnormalnim uzorcima koji su karakteristični za pacijente s kognitivnim problemima kao što je Alzheimerova bolest.
Proučavali su podatke više od 11 000 pacijenata koji su bili na EEG pregledu u klinici Mayo, identificirajući specifične razlike, uključujući promjene u moždanim valovima u prednjem i stražnjem dijelu mozga. “Ljudi ih ne mogu vidjeti, ali strojevi mogu”, rekao je Jones. Nadamo se da će liječnici jednog dana koristiti AI kako bi rano uočili te obrasce, prije nego što problemi s pamćenjem postanu očiti.
Tim istraživača iz Opće bolnice u Massachusettsu upotrijebio je u kombinaciji AI i magnetsku rezonanciju (MRI) kako bi razvio algoritam za otkrivanje Alzheimerove bolesti. Usavršili su model koristeći gotovo 38 000 snimki mozga od oko 2300 pacijenata s Alzheimerom i oko 8400 onih koji nisu imali tu bolest.
Zatim su testirali model na pet skupova slika kako bi vidjeli može li točno identificirati Alzheimerovu bolest. Učinio je to s točnošću od 90,2 posto, rekao je Matthew Leming, znanstveni suradnik radiologije u bolničkom Centru za sistemsku biologiju i jedan od autora studije.
Jedan od izazova u tumačenju MRI podataka za buduća istraživanja je taj da "ljudi dolaze samo na MRI skeniranje kada imaju simptome nečeg drugog", što bi moglo utjecati na rezultate. “Ako osoba dođe u bolnicu na magnetsku rezonancu, to obično nije zato što je zdrava”, rekao je.
Povezanost kolesterola ili osteoporoze s rizikom od Alzheimerove bolesti
Na Kalifornijskom sveučilištu u San Franciscu, istraživači su upotrijebili umjetnu inteligenciju kako bi osmislili algoritam koji analizira može li postojanje određenih zdravstvenih stanja utjecati na to tko bi mogao razviti Alzheimerovu bolest u budućnosti. Stanja su uključivala hipertenziju, visok kolesterol i nedostatak vitamina D kod muškaraca i žena, erektilnu disfunkciju i povećanu prostatu kod muškaraca te osteoporozu kod žena.
Dizajnirali su model koristeći kliničku bazu podataka više od 5 milijuna ljudi s Alzheimerovom bolešću i bez nje. U zasebnoj skupini pacijenata koji nemaju Alzheimerovu bolest, algoritam je sa 72 posto točnosti predvidio osobe koje će na kraju dobiti dijagnozu Alzheimerove bolesti unutar sedam godina.
Istraživanje daje nadu jer bi prevencija i liječenje ovih stanja mogla pomoći u zaštiti od eventualne demencije, rekla je Alice Tang, jedna od autorica studije.
Povezanost ovih zdravstvenih stanja s Alzheimerovom bolešću "bila je jača od one među ljudima koji nisu imali nijedan od ovih drugih zdravstvenih problema", rekla je Tang, bioinženjerka i studentica medicine. No, objasnila da je važno napomenuti da "neće svatko tko ima Alzheimerovu bolest imati ta stanja i neće svatko tko ima ova stanja razviti Alzheimerovu bolest. To je samo crvena zastavica. Jedan prediktivni alat koji treba dalje proučavati."
Hoće li ljudi htjeti znati?
Neki stručnjaci pozivaju na oprez, naglašavaju da je velik dio rada s umjetnom inteligencijom još uvijek preliminaran. "Nemamo dovoljno potrebnih podataka da vidimo je li bilo koji od ovih alata potvrđen za predviđanje nečijeg rizika", rekla je Rebecca Edelmayer, potpredsjednica znanstvenog angažmana za Udrugu za Alzheimerovu bolest.
Danas se Alzheimerova bolest i drugi oblici demencije obično dijagnosticiraju tek kada se pojave simptomi. Postoji nekoliko lijekova koji bi mogli usporiti ovu bolest, ali ne djeluju na svima, a njihova učinkovitost s vremenom može oslabjeti.
Uz potencijal umjetne inteligencije da omogući ranu dijagnozu postavljaju se mnoga ista pitanja koja su bila aktualna i kod prvih genetskih testiranja.
"Općenito, AI je u ovom slučaju dobra stvar", rekao je Caplan. "Ali tu postoji veliko 'ali', ovaj potencijal mogao bi se zlorabiti kod ugovaranja zdravstvenog osiguranja te potaknuti diskriminaciju poslodavaca. Ipak najveće pitanje je: 'Hoće li ljudi htjeti znati? I ako je tako, što će učiniti s tom informacijom?'", istaknuo je Caplan.
“Da budem iskren, ne bih učinio ništa,” rekao je Joel Shurkin, umirovljeni znanstveni pisac iz Baltimorea čija je supruga, morska biologinja Carol Howard, bolovala od rane Alzheimerove bolesti i umrla 2019. u 70. godini. “Osim nekoliko lijekova, ne postoji ništa što se može učiniti", dodao je.
Kathleen, 76, iz Bethesde, izgubila je svog 82-godišnjeg muža u travnju zbog komplikacija nastalih od Alzheimerove bolesti. Njegova majka i starija sestra također su umrle od iste bolesti, pa par nije bio iznenađen kada mu je dijagnosticirana u srednjim 70-ima.
“Već smo živjeli s rizikom i imali smo sve posloženo”, rekla je. Jedna od njihovih kćeri, sada u svojim 40-ima, upisala se u istraživanje praćenja zdravlja svog mozga u nadi da će rano otkriti moguće simptome ove bolesti. Kathleen vjeruje da će istraživanje umjetne inteligencije u konačnici učiniti dramatičnu razliku u ranoj dijagnozi i liječenju. "Mislim da će to biti čudesno", rekla je.
Caplan je rekao da postoje neke prednosti kada znate za prijetnju demencije u budućnosti. "Možeš planirati svoj život", rekao je. “Uzmite taj odmor sljedeće godine umjesto da čekate. Dovedite svoje poslove u red. Razgovarajte o tome kako bi svi oko vas bili spremni”, dodao je.
Larkin iz NIA-e primijetila je da bi ranije otkrivanje bolesti "moglo pružiti prilike za nove tretmane". S obzirom na to koliko napredujemo i učimo, ima nade", rekla je.
“U trenutku kad više ne možete govoriti i hodati, vrlo je teško popraviti mozak, rano otkrivanje omogućit će nove intervencije prije nego što dođe do štete. Ne kažem da će se to dogoditi, ali potencijal umjetne inteligencije svakako otvara ta vrata”, zaključio je Caplan.