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Komplexe Gehirnleistungsstörungen wie Demenz und Epilepsie sowie Schlafstörungen sind lebenslange Erkrankungen, die das Gedächtnis, das Denkvermögen, die Stimmung, die Unabhängigkeit und die Lebensqualität beeinträchtigen. Häufig treten sie gleichzeitig auf und resultieren in überlappenden Störungen der Gehirnrhythmen und -strukturen.
„Sie besitzen gemeinsame, miteinander verflochtene biologische und soziale Ursachen und treten oft nicht isoliert, sondern in Kombination auf. Daher ist es schwierig, diese Störungen präzise zu diagnostizieren und zu behandeln“, erklärt Christos Ntanos, Forschungsleiter an der Nationalen Technischen Universität Athen.
Das Projekt MES-CoBraD entstand aus einer Idee, die Ntanos zusammen mit den Neurologen Elissaios Karageorgiou vom Neurological Institute of Athens (NIA) und Ioannis Stavropoulos vom King's College London entwickelte, um klinische Fachkräfte bei der Diagnose und Behandlung komplexer Gehirnerkrankungen mittels neuer Technologien und Big Data zu unterstützen.
Einfache und schnelle Diagnosen
Als leichte kognitive Beeinträchtigung (mild cognitive impairment, MCI) wird das Stadium zwischen normalem Altern und Demenz bezeichnet, in dem Menschen merkliche Beeinträchtigungen des Gedächtnisses oder des Denkvermögens wie etwa häufige Vergesslichkeit oder Wortfindungsschwierigkeiten erfahren, in dem sie aber noch in der Lage sind, alltägliche Aktivitäten selbstständig zu bewältigen.
„Wir haben einen kurzen, selbstständig auszufüllenden Fragebogen auf der Grundlage von bereits vorhandenem Wissen entwickelt. Er identifiziert zuverlässig die Personen, die am ehesten signifikante kognitive Probleme haben werden, sowie die Bereiche des Denkens, die am stärksten betroffen sein werden“, sagt Ntanos. Der Fragebogen stimmte zu 90 bis 95 % mit der fachärztlichen klinischen Beurteilung überein.
Im Rahmen des Projekts wurde ein Patienten-Bewertungsprotokoll entwickelt, das Daten aus einer Vielzahl von Quellen zusammenführt, darunter Schlafstudien, Elektroenzephalogramme, MRTs und Biomaterial-Proben sowie tragbare Geräte wie Smartwatches.
Eine fortschrittliche Forschungsplattform
Außerdem wurde im Rahmen des Projekts eine fortschrittliche und sichere Forschungsplattform aufgebaut. Hier können Neurowissenschaftler reale Daten sammeln, Analysen durchführen, Diagnose- und Behandlungsabläufe erstellen und Hypothesen testen.
„Diese Plattform hilft den Forschenden dabei, neue Methoden für die Diagnose und Behandlung komplexer Gehirnstörungen vorzuschlagen und zu testen“, so Ntanos. „Künftig können klinische Fachkräfte diese Methoden auch direkt zur Diagnose und Behandlung ihrer Patienten einsetzen.“
Forschende können die Plattform auch nutzen, um künstliche Intelligenz (KI) zu trainieren und einzusetzen. MES-CoBraD war eines der ersten EU-finanzierten Projekte, das einen Teil seiner Forschung auf die KI-Ethik ausrichtete. Es erarbeitete konkrete Leitlinien für die Umsetzung ethischer KI im Gesundheitswesen sowie Empfehlungen für den Abbau von Verzerrungen in der KI-gestützten Pflege.
Neue Erkenntnisse für die Neurologie
Mit Hilfe der gesammelten Daten und der innovativen Plattform MES-CoBraD haben die Forschenden bereits neue Erkenntnisse für die Neurologie gewonnen – einschließlich der erheblichen Auswirkungen, die durch Schlafprobleme verursacht werden können.
„Unsere Daten zeigen, dass schlechter und fragmentierter Schlaf mit einem schlechteren Gedächtnis und einer geringeren Leistungsfähigkeit der exekutiven Funktionen einhergeht“, bemerkt Ntanos.
Forschende am Neurological Institute of Athens kombinierten das Diagnoseprotokoll von MES-CoBraD mit einem Behandlungsprotokoll für eine Studie, in welcher der therapeutische Nutzen einer kognitiven Verhaltenstherapie bei Schlaflosigkeit (cognitive behavioural therapy for insomnia, CBTi) mit Empfehlungen zur Schlafhygiene für Patienten mit MCI verglichen wurde.
„CBTi löst nicht nur das Problem der chronischen Schlaflosigkeit, sondern bei mehr als der Hälfte der Betroffenen auch das der jahrelang eingenommenen Beruhigungsmittel, die bekanntermaßen den kognitiven Abbau beschleunigen“, fügt Ntanos hinzu.
Darüber hinaus wurde im Rahmen des Projekts festgestellt, dass unzureichender oder gestörter Schlaf auch veränderte Bluttest-Ergebnisse zur Folge hat, die auf kardiovaskuläre und metabolische Risiken hindeuten. Außerdem ergab die Analyse der Dynamik neurodegenerativer Biomarker, dass die Plasma-Entnahme am Morgen – anstatt am Abend – sich auf die Genauigkeit der Alzheimer-Diagnose auswirken kann.
Frühere Eingriffe führen zu weniger Fehlern
Die Plattform von MES-CoBraD kann klinischen Fachkräften dabei helfen, Krankheiten wie Alzheimer zu diagnostizieren und gleichzeitig festzustellen, welche diagnostischen Daten fehlen. Sobald ihnen diese Informationen vorliegen, können sie mit der Patientin oder dem Patienten die nächsten Schritte besprechen.
Ntanos abschließend: „Menschen mit komplexen Gehirnleistungsstörungen sind anfälliger für neuropsychiatrische Symptome, einschließlich Schlafstörungen. Die Plattform von MES-CoBraD hilft den klinischen Fachkräften, genaue und frühzeitige Diagnosen zu stellen, ermöglicht korrekte Interventionen zu einem früheren Zeitpunkt und verhindert Fehler, die sich durch falsche therapeutische Entscheidungen zu einem späteren Zeitpunkt ergeben.“