Könnte künstliche Intelligenz ein Heilmittel für Parkinson finden?

Parkinson UK hat eine neue Partnerschaft mit dem Experten für künstliche Intelligenz BenevolentAI bekannt gegeben. Zum Feiern werfen wir einen Blick darauf, wie Technologie Forschern hilft, neue und bessere Therapien zu finden, und erfahren mehr über dieses intelligente Forschungsprojekt.

Technologie verändert die Art und Weise, wie wir Parkinson erforschen. Fortschritte in der Gehirnscantechnologie helfen Forschern dabei, immer detaillierter in das lebende menschliche Gehirn zu blicken, während Verbesserungen bei der chemischen Erkennung die Lücke bei endgültigen Diagnosetests und effektiven Messungen für Parkinson schließen.

Gleichzeitig beschleunigt die Automatisierung grundlegender biologischer Techniken die Suche nach neuen und besseren Arzneimitteltherapien, und die Technologie hat die Zeit für die Sequenzierung der DNA einer Person von 13 Jahren im Jahr 2003 auf etwas mehr als einen Tag im Jahr 2015 verkürzt. Heute nur eine Stunde.

Fortschritte in der Technologie beschränken sich jedoch nicht nur auf wissenschaftliche Labors. In den Taschen von über 40% der erwachsenen Weltbevölkerung befindet sich heute ein Mini-Computer.

Unsere Mobilgeräte haben in den letzten Jahrzehnten einen langen Weg zurückgelegt und beschränken sich nicht mehr darauf, einfach zu telefonieren, Nachrichten zu senden und ein Schlangenspiel zu spielen.

Ein Smartphone im Jahr 2018 verfügt über alle Sensoren, die zum Erkennen von Änderungen erforderlich sind. Feinste Änderungen in Bewegung, Stimme und sogar im Schlaf können von Parkinson betroffen sein. Und da angeblich mehr Menschen ein mobiles Gerät besitzen als eine Zahnbürste, setzen Forscher diese allgegenwärtige Technologie ein.

Parkinson mit Technologie messen

Die Messung von Parkinson ist ein großes Hindernis in klinischen Studien, in denen neue Behandlungen getestet werden, die darauf abzielen, den Zustand zu verlangsamen, zu stoppen oder umzukehren. Der Einsatz von Technologie in der Forschung bietet eine enorme Chance, bessere Möglichkeiten zur objektiveren Überwachung von Parkinson zu entwickeln.

2017 machte eine Android-App namens CloudUPDRS die Schlagzeilen mit dem Versprechen, die Symptome leichter nachvollziehen zu können und Probleme möglicherweise früher zu melden, als dies mit aktuellen Diagnosetechniken möglich wäre. Der Name der App klingt möglicherweise nicht so bissig, stammt jedoch aus der spezifischen Bewertung von motorischen und nichtmotorischen Symptomen durch Parkinson - der einheitlichen Bewertungsskala für Parkinson-Krankheit.

Die CloudUPDRS-App erfasst physische Messwerte mithilfe der Sensoren des Telefons. Wenn der Benutzer beispielsweise aufgefordert wird, das Telefon flach in der Hand zu halten, können Sensoren das Vorhandensein eines Zitterns messen, oder wenn das Telefon in eine Rückentasche gesteckt wird, kann eine Gangbeurteilung generiert werden, wenn jemand herumläuft. Dann gibt es Aufgaben auf dem Gerät selbst, wie z. B. Bildschirmtipptests sowie einfache Fragebögen, in denen Selbstbewertungsdaten erfasst werden, die nachvollziehen, wie ein Spezialist die nichtmotorischen Symptome von Parkinson in Bereichen wie Stimmung, Angst und Gedächtnis beurteilen würde.

Der Vorteil der App ist, dass Beurteilungen ohne die Anwesenheit eines Spezialisten durchgeführt werden können. Alles, was benötigt wird, ist ein kompatibles Gerät mit der richtigen Technologie. Dies bedeutet, dass Beurteilungen zu mehreren Tageszeiten und sogar zu Hause durchgeführt werden können, um ein umfassenderes Bild der Symptome einer Person zu erhalten, als dies mit einer einzigen Schnappschuss-Beurteilung durch einen Spezialisten möglich ist.

Seit der Veröffentlichung von CloudUPDRS haben andere Forscher Apps zur Messung von Parkinson entwickelt. Mit diesen Apps können Symptome möglicherweise sogar vor der Diagnose erkannt werden.

Teilnehmer an der Studie zum Oxford Parkinson's Disease Center können die App in diesem Video aus der Zeit erkennen, als unser Forschungsdirektor an einer Forschungsstudie teilgenommen hat.

Und wenn Sie Lust haben, diese Art von App in Aktion zu sehen, und wenn Sie ein Android- oder Windows-Smartphone im Alter von 40 bis 90 Jahren sind, haben Sie sogar die Möglichkeit, bequem von zu Hause aus an ähnlichen Recherchen teilzunehmen.

Professor K Ray Chaudhuri und sein Forschungsteam unterstützen die Untersuchung der Fähigkeit der i-PROGNOSIS-App, die Früherkennung von Parkinson zu unterstützen. Klicken Sie hier, um mehr über die i-PROGNOSIS-Studie auf der Website von Parkinson in Großbritannien zu erfahren, oder suchen Sie auf unserer Website nach einer lokalen Möglichkeit, sich an der Forschung zu beteiligen:

Tragbare Geräte und intelligente Räume

Der Einsatz von Technologie zur Messung von Parkinson-Daten hört nicht bei mobilen Apps auf, und Studien verwenden zunehmend Wearable-Technologie, um zusätzliche Daten zu sammeln. 2014 startete die Michael J. Fox Foundation die Parkinson @ Home-Studie, bei der eine Smartwatch und die von Intel entwickelte Fox Wearable Companion-App zum Einsatz kamen. Mit der interaktiven App konnten Benutzer Daten wie Aktivitätsstufen, Zittern und Bewegungen während des Schlafs von der Smartwatch auf ihr Smartphone übertragen. Die Teilnehmer konnten in der App auch Medikamentenerinnerungen festlegen, die Einnahme von Medikamenten aufzeichnen und Symptome wie Tremor, Dyskinesie und Rigidität bewerten.

2016 gingen Pfizer und IBM mit dem Start eines innovativen neuen Forschungsprojekts namens BlueSky noch einen Schritt weiter. Ziel war es, einen Wohnraum mit Hunderten verschiedener Sensoren und Mobilgeräten einzurichten, um in Echtzeit Informationen über die Symptome von Parkinson zu sammeln, die von Forschern und Ärzten genutzt werden könnten.

Aber das ist noch nicht alles, die Forscher hofften auch, Zusammenhänge zwischen Symptomen und anderen Faktoren zu finden, wie z. Zu diesem Zweck würde das Projekt mithilfe der maschinellen Lernplattform von IBM, Watson, in die Welt der künstlichen Intelligenz vordringen.

Eine künstliche Revolution

Während Fortschritte bei der Messung und Überwachung von Parkinson zweifellos die Forschung zum Besseren verändern werden, haben einige der neuesten technologischen Fortschritte eine futuristischere Qualität. Künstliche Intelligenz wird als Teil der vierten industriellen Revolution eingeläutet. Und wie die industriellen Revolutionen zuvor, in denen Dampfkraft, Massenproduktion und Automatisierung eingeführt wurden, prägen sie alle Aspekte unserer Welt, einschließlich des Gesundheitswesens.

Was genau ist künstliche Intelligenz? Künstliche Intelligenz (oder KI) bezieht sich auf ein Computersystem oder -programm, das zumindest einige mit menschlicher Intelligenz verbundene Verhaltensweisen demonstriert. Dies kann Planung, Lernen, Überlegen, Problemlösen, Verstehen, soziale Intelligenz oder Kreativität umfassen.

Maschinen mit künstlicher Intelligenz werden für eine Reihe von Zwecken gebaut, um beispielsweise Konkurrenten im Schach- und Go-Modus, einem beliebten Strategiespiel in Japan, zu schlagen oder autonome Autos zu steuern. Wir können sogar KI-Schiedsrichter bei den Olympischen Sommerspielen 2020 in Toyoko sehen, da Fujitsu eine Software entwickelt, die Daten von 3D-Sensoren für die Auswertung von Turnereignissen verwendet, und die Polizei bereits KI einsetzt, um vorherzusagen, wann und wo Verbrechen wahrscheinlich sind. Obwohl alle diese Anwendungen von Nutzen und Verdienst sind, sind einige der überzeugendsten Anwendungen der KI in der Biologie zu finden, wo diese Technologie zur Bekämpfung menschlicher Erkrankungen und Leiden beiträgt.

Heutzutage werden KI-Programme entwickelt, um komplexe medizinische Daten und Bilder auf Anzeichen von Krebs zu analysieren, vorherzusagen, wann die Wahrscheinlichkeit eines Herzinfarkts oder Schlaganfalls am größten ist, und sogar Behandlungen zu empfehlen. Diese Anwendungen haben das Potenzial, die Art und Weise zu verbessern, wie wir Gesundheitszustände mit derzeit verfügbaren Behandlungen diagnostizieren, vorhersagen und verwalten. Darüber hinaus und vielleicht noch aufregender kann AI dazu beitragen, klinische Studien zu verbessern und die Entwicklung neuer Medikamente und besserer Therapien zu beschleunigen.

Eine wohlwollende KI?

Der traditionelle Ansatz zur Entwicklung neuer und besserer Therapien für jeden medizinischen Zustand ist kostspielig und es dauert oft Jahrzehnte, bis die Menschen, die sie benötigen, ein neues Medikament erhalten. Aber jetzt hat Parkinson in Großbritannien eine neue Partnerschaft mit dem führenden britischen Unternehmen für künstliche Intelligenz, BenevolentAI, geschlossen, um etwas Neues auszuprobieren.

Ein Ansatz zur Beschleunigung der Wirkstoffsuche besteht darin, nach Wirkstoffen zu suchen, die mehr als eine Krankheit behandeln. So kann beispielsweise Aspirin, das ursprünglich zur Schmerzbehandlung entwickelt wurde, jetzt auch zur Blutverdünnung eingesetzt werden. Die Wiederverwendung eines Arzneimittels zur Behandlung einer anderen Störung ist billiger, da dadurch Kosten für die Arzneimittelentwicklung eingespart werden. Und da sich herausgestellt hat, dass es beim Menschen sicher ist, kann das Medikament sofort an Parkinson-Patienten getestet werden, was Zeit spart. In einem früheren Blog-Beitrag erfahren Sie mehr über die Wiederverwendung von Medikamenten.

Medikamente, die möglicherweise für Parkinson-Erkrankungen verwendet werden könnten, können auf verschiedene Arten identifiziert werden. Erstens können wir in Patientendatenbanken nachsehen, ob Personen, die für die ursprüngliche medizinische Verwendung des Arzneimittels behandelt wurden, eine geringere Inzidenz der Erkrankung haben.

Der UK Clinical Practice Research Datalink (CPRD) ist eine der umfangreichsten verknüpften GP-Datenbanken in Europa und umfasst mehr als 14 Millionen Patientenleben, wobei derzeit über 7 Millionen Patienten registriert und aktiv sind. Die erste Anwendung von CPRD in der Parkinson-Forschung zeigte, dass Personen, die regelmäßig das entzündungshemmende Medikament Ibuprofen verwendeten, eine geringere Inzidenz der Erkrankung aufwiesen. Leider ist Ibuprofen aufgrund von Nebenwirkungen, die bei langfristiger Anwendung auftreten können, nicht für eine erneute Verwendung geeignet. Seit diesem Erfolg wurden die Patientendaten jedoch auf diese Weise verwendet, um andere Medikamente mit potenziell schützenden Eigenschaften zu identifizieren, wie das Medikament zur Blutdrucksenkung, Isradipin, das derzeit bei Parkinson getestet wird, und die Medikamentenklasse gegen Diabetes mit Glitazon, die umfasst das Medikament Pioglitazon.

Diese Medikamente wurden alle vom Menschen mithilfe einer Methode identifiziert, die als hypothesengesteuertes Data Mining bezeichnet wird und leider sehr zeitaufwendig ist. Aber vielleicht mit Zugriff auf die gleichen Daten KI könnte die Arbeit schneller erledigen. Techniken des maschinellen Lernens könnten verwendet werden, um systematisch große Bibliotheken verschiedener Medikamente auf der Suche nach anderen Arzneimitteln zu durchsuchen, die für andere Zwecke verwendet werden könnten, und um zu ermitteln, wie sie wirken - Informationen, die zur Entwicklung anderer Arzneimittel verwendet werden können, die auf ähnliche Weise wirken.

Eine andere Möglichkeit, Medikamente mit ungenutztem Potenzial zu identifizieren, besteht darin, unser umfassendes Wissen über die Wirkungsweise verschiedener Medikamente sowie unser Verständnis der Auswirkungen auf die Gehirnzellen zu nutzen. Wir wissen zum Beispiel, dass die Kompromisse von Parkinson in vielen verschiedenen Teilen der Zelle - einschließlich der Batterien und der Abfallentsorgungssysteme - letztendlich zum Zelltod führen. Eine KI kann jedoch möglicherweise Medikamente finden, die diese Auswirkungen korrigieren oder aufheben. In ähnlicher Weise wissen wir, dass Veränderungen in bestimmten Genen die Funktionsweise von Gehirnzellen verändern und das Risiko für die Entwicklung der Erkrankung erhöhen können. Einige Medikamente sind jedoch möglicherweise in der Lage, diesen Veränderungen entgegenzuwirken und das Risiko zu verringern.

Diese einzigartige Verwendung von KI verbessert unsere Fähigkeit, vorhandene Daten freizuschalten, um neue Parkinson-Behandlungen zu identifizieren. Darüber hinaus wird der Nutzen neben anderen Technologien, die es uns ermöglichen, detailliertere Informationen darüber zu sammeln, wie Parkinson jeden Tag Menschen betrifft und wie sie auf Behandlungen in klinischen Studien ansprechen, noch weiter gesteigert.

Technologie zur Verbesserung des Lebens

Während Forscher Technologie einsetzen, um Parkinson vorherzusagen, zu erkennen und zu messen und um die Bereitstellung neuer und besserer Behandlungen zu beschleunigen, beginnt die Technologie auch, das Leben mit der Krankheit zu erleichtern.

Im letzten Jahr haben die Anfragen nach Apps und Geräten erheblich zugenommen. Eine schnelle Suche im Internet zeigt viele vielversprechende Ergebnisse, von einer Uhr, die das Zittern lindert, bis zu Apps, mit denen Sie Medikamente rechtzeitig einnehmen können, und Menschen, die Hilfe benötigen, um die Hoffnung aus dem Hype herauszulösen. Deshalb arbeiten wir mit Our Mobile Health zusammen, um eine Bibliothek mit Gesundheits- und Pflege-Apps und -Geräten für Menschen mit Parkinson-Krankheit zu erstellen, die mithilfe von Betroffenen kuratiert wurden.

Unabhängig davon, ob Sie sich in diesem Jahr an der Forschung beteiligen oder nach einem Instrument zur besseren Kontrolle Ihrer Symptome suchen, spielt die Technologie wahrscheinlich eine wichtige Rolle. Und wenn wir uns neuen und besseren Behandlungen nähern, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Technologie in Ihrer Gesäßtasche die Antwort auf eine Heilung ist.