Ha van olyan terület, ahol a mesterséges intelligencia valóban példátlanul pozitív hatást gyakorolhat, az az egészségügy, különösen, ha a jelenleg gyógyíthatatlan betegségek – például a demencia – diagnosztizálásáról és kezeléséről van szó. Ez a betegség világszerte több mint 55 millió embert érint, évente közel 10 millió új eset fordul elő. A demencia leggyakoribb típusa, az Alzheimer az összes eset 60-70 százalékát teszi ki.
Világviszonylatban a betegség egészségügyi rendszerekre háruló költségei 2019-ben elérik az 1,3 milliárd dollárt. A pszichológiai „költségek” még magasabbak: a betegség depressziót és szorongást válthat ki, nem is beszélve arról, amikor a szemünk láttára „tűnik el” egy szerettünk.
Szerencsére a fejlett technológia reménysugarat kínálhat, és ehhez a feladathoz az európai egyetemek fel is nőttek. Íme három ambiciózus kezdeményezés, amelyek új fegyvereket adhatnak a demencia elleni küzdelemben.
Az Alzheimer-kór kialakulásának és előrehaladásának előrejelzése
A University of Cambridge kutatói olyan gépi tanulási modellt fejlesztettek ki, amely képes előrejelezni, hogy az enyhe memória- és gondolkodási problémákkal küzdő egyénnél kialakul-e Alzheimer-kór, és ha igen, milyen gyorsan.
A csapat a modellt egy amerikai kutatócsoport 400 betegének kognitív tesztjei és a szürkeállomány sorvadását (azaz az idegsejtek elhalását az agyban) mutató MRI-felvételek alapján építette fel. Ezután a modellt további 600 amerikai résztvevő, valamint 900, az Egyesült Királyságban és Szingapúrban memóriaklinikákon kezelt egyén adatain tesztelték.
Az algoritmus az esetek 82 százalékban pontosan azonosította azokat, akiknél három éven belül Alzheimer-kór alakult ki, és 81 százalékban azokat, akiknél nem. Az algoritmus a betegség progressziójának ütemét is képes volt nyomon követni, értékes információkkal szolgálva a legmegfelelőbb kezelési módról. Így sok esetben megspórolhatók az olyan költséges és invazív vizsgálati módszerek, mint a pozitronemissziós tomográfia (PET) vagy a lumbálpunkció (más néven gerincvelőcsapolás).
A tudósok hat éven át validálták az MI-eszköz előrejelzéseit, és véleményük szerint megoldásuk háromszor pontosabban jelzi előre az Alzheimer-kór előrehaladását, mint a klinikai diagnózis vagy az olyan klinikai markerek, mint a szürkeállomány-atrófia és a kognitív pontszámok.
„Ha kezelni akarjuk a demencia által jelentett növekvő egészségügyi kihívást, jobb eszközökre lesz szükségünk a kór minél korábbi stádiumban történő azonosításához és beavatkozáshoz. Az elképzelésünk az, hogy a mesterségesintelligencia-eszközünket továbbfejlesztjük, hogy mindenki a megfelelő időben a megfelelő diagnosztikai és kezelési módszerhez juthasson”,
mondta Zoe Kourtzi professzor, a tanulmány vezető szerzője.
Korai demencia diagnózis
Az EU Horizont programja által 14 millió euróval támogatott AI-Mind projekt két mesterségesintelligencia-eszközt fejleszt, amelyek lehetővé tehetik a demencia korai diagnózisát.
A projekt kifejezetten az enyhe kognitív zavar (MCI) stádiumát célozza meg, amikor még nincsenek strukturális agyi rendellenességek, és még lehetséges a beavatkozás. Ennek érdekében a projekt mögött álló 13 partner az AI-Mind Connector és az AI-Mind Predictor nevű programokat fejleszti.
A Connector EEG-adatokból származó agyi képeket elemez, hogy felismerje a kognitív változások korai jeleit, amelyek demenciához vezethetnek. A Predictor ezeket az adatokat kognitív tesztekkel és vérelemzéssel kombinálja, hogy 95 százalékos feletti pontossággal felmérje a betegség kockázatát. Mindkét eszköz egy felhőalapú diagnosztikai platformba integrálódik, amely támogatni tudja az egészségügyi szakembereket.
A projekt végső célja ambiciózus: két-öt évről egyetlen hétre csökkenteni a a diagnosztizáláshoz szükséges időt. Így remélik, hogy az MCI-betegek esetében megnövelik a „demenciamentes” időszakot. Az AI-Mind 2021-ben indult és 2026-ig tart. Partnerei között hét európai egyetem van, köztük a finn Aalto University, az észtországi Tallinn University és a hollandiai Radboud University Medical Centre.
Fehérjecsomók felkutatása
A mesterséges intelligencia másik felhasználási területe a demencia elleni küzdelemben a szervezetben lévő fehérjerögök megértésének elmélyítése. Ahhoz, hogy testünk működni tudjon, a sejtek belsejében több milliárd kölcsönhatás zajlik a fehérjék és más molekulák között. Ha azonban hibák lépnek fel ezekben a folyamatokban, a fehérjék összecsomósodhatnak és hibásan működhetnek, ami többek között olyan neurodegeneratív betegségekhez vezet, mint az Alzheimer-kór.
A koppenhágai egyetem kutatói olyan mesterségesintelligencia-algoritmust fejlesztettek ki, amely a mikroszkópos felvételeken a fehérjék összecsomósodását akár a méter milliárdod részéig képes kiszűrni. Az algoritmus képes megszámolni a csomókat, alak és méret szerint osztályozni őket, és nyomon követni, hogyan változnak az idő múlásával. Így segíthet a tudósoknak megérteni, hogy miért alakulnak ki ezek a csomók, és ezáltal lehetővé teszi új gyógyszerek és terápiák felfedezését. A csapat szerint az eszköz néhány perc alatt automatizálja azt a folyamatot, amely a kutatóknak több hétig tartana.
A gépi tanulási algoritmus nyílt forráskódú modellként szabadon elérhető az interneten.
„Ahogy más kutatók világszerte elkezdik alkalmazni az eszközt, az segíteni fog a különböző rendellenességekkel és általában a biológiával kapcsolatos molekula- és fehérjeszerkezetek nagy könyvtárának létrehozásában. Ez lehetővé teszi majd, hogy jobban megértsük a betegségeket, és megpróbáljuk megállítani őket”,
mondta Nikos Hatzakis, a tanulmány társszerzője.
