Kunstmatige intelligentie kan mensen met dementie mogelijk weer onafhankelijker maken. Een elektronisch apparaat op basis van een sensornetwerk kan patiënten in staat van verwarring herinneren aan hun voorgenomen plannen.
Bij dementie is er sprake van aantasting van cognitieve, emotionele en sociale vaardigheden. Kenmerkend voor dementie is het verlies aan denkvermogen dat in de loop van iemands leven is opgedaan. In het dagelijks leven van patiënten uit zich dit onder andere in vergeetachtigheid en desoriëntatie. Zij zijn afhankelijk van hulp in hun omgeving. Momenteel lijden ongeveer 270.000 mensen in Nederland aan dementie. Tot nu toe is er geen genezing mogelijk. Binnen de wetenschap wordt fors ingezet op vooruitgang op het gebied van diagnose en therapie.
OPNIEUW CONCENTREREN
Wetenschappers aan de Johannes Kepler Universiteit (JKU) in het Oostenrijkse Linz doen onderzoek naar een systeem dat patiënten weer zelfstandiger kan maken, door het herkennen van momenten van acute verwarring en het ondersteunen van het kortetermijngeheugen, met een automatisch geheugen dat de patiënt weer op de juiste weg zet.
Het Sensornetzwerk zur Exploration von Demenz (SENEX) moet in de praktijk als volgt werken: elke keer als de patiënt iets wil doen, zegt hij het hardop. Hij zegt bijvoorbeeld: “Ik ga nu naar de bakkerij.” Een elektronisch apparaat registreert de opmerking automatisch. De patiënt hoeft deze functie niet te activeren. Als de patiënt op weg naar de bakker verward raakt, herkent het sensornetwerk dit. De audio-opname wordt automatisch afgespeeld en de patiënt zal zich weer op de bakker kunnen concentreren.
SENSORNETWERK
Voordat het geautomatiseerde geheugen gerealiseerd kan worden, moet echter eerst worden vastgesteld wat er in het lichaam verandert als er een toestand van verwarring intreedt. In het bij de universiteit behorende Academisch Ziekenhuis loopt momenteel een onderzoek dat deze informatie verzamelt. Een aantal testpersonen wordt hierbij uitgerust met een sensornetwerk: een bril met vier infraroodcamera’s registreert hun pupilwijdte en -bewegingen. Versnellingssensoren op het hoofd en de voeten registreren hoofd- en loopbewegingen. Myo-elektrische polsbandjes om de onderarmen meten spiersamentrekkingen, een sensor op de borst volgt de ademhaling en hartslag, en een smartwatch om de pols meet onder andere de huidweerstand. In totaal worden zestig sensorsignalen gemeten.
Tijdens het onderzoek worden de testpersonen via het ziekenhuis naar een onderzoeksruimte geleid en vervolgens moeten ze zelfstandig hun weg terug vinden – begeleid door een projectmedewerker die hen observeert en momenten van verwarring registreert. Op basis van deze aantekeningen probeert men later op de computer opvallende meetwaarden te vinden. De evaluatie van de Senex-sensorgegevens wordt uitgevoerd in samenwerking met het Linz Institute of Technology.
EERSTE BEVINDINGEN
Hoofd van het onderzoek Wolfgang Narzt, van het Institute for Information Systems binnen het werkgebied Software Engineering aan de Johannes Kepler Universiteit, bericht over de eerste resultaten in de Kepler Tribune (1/19), de publicatie van de universiteit. Daaruit blijkt dat er bepaalde patronen te herkennen zijn bij een toenemende mate van dementie tijdens momenten van verwarring. Zo zijn bijvoorbeeld een verhoogde hartslag, een vergroting van de pupillen en een bepaald looppatroon waarneembaar. “De symptomen zijn echter zo complex dat één of twee sensoren verre van voldoende zijn om een toestand van verwarring te herkennen,” zegt Narzt.
AUTOMATISCH LEREN
Individuele sensorresultaten moeten daarom altijd in combinatie met andere gegevens worden geïnterpreteerd. De slagingskans van het identificeren van een toestand van verwarring neemt namelijk toe met het aantal aanvullende signalen dat wordt gemeten. Volgens Narzt herkent het systeem zulke verbanden steeds beter. Als de sensoren bijvoorbeeld registreren dat de patiënt een trap oploopt, wordt de verhoogde hartslag niet als een toestand van verwarring geïnterpreteerd.
In elke situatie leert SENEX iets nieuws, onder andere door middel van zogenaamd Deep Learning. Dit is een reeks algoritmes die gebaseerd zijn op het menselijk brein. Wanneer het systeem volledig ontwikkeld is, kan het idee van het automatische geheugen worden geïmplementeerd.
NIEUWE MANIER VAN DIAGNOSE
In de meeste gevallen treedt dementie pas op hogere leeftijd op. De grenzen tussen ouderdom en beginnende dementie zijn in een vroeg stadium onduidelijk. De diagnose is daarom nog altijd moeilijk te stellen en gaat gepaard met langdurige procedures van uitsluiting. In het geval van een ruggenprik is deze bovendien onprettig en risicovol. In het kader van een ander onderzoeksproject aan de JKU wil Martin Kaltenbrunner, docent Soft Matter Physics, een nieuwe methode ontwikkelen voor de diagnose van de ziekte van Alzheimer. Kaltenbrunner hoopt de kleine eiwitconcentraties in het bloed te identificeren die wijzen op Alzheimer. Met een meetwaarde van 0,001 picomol liggen deze onder de detectiegrens voor traditionele methoden.
Bij de nieuwe methode worden door een elektrisch veld microdruppeltjes uit een druppel bloed verwijderd en op een zeer gevoelig oppervlak met ingebouwde biomarkers geworpen. De biomarkers herkennen alleen specifiek de eiwitten van Alzheimer. Omdat veel microdruppeltjes in korte tijd op het oppervlak worden geworpen, is er een grote kans dat een eiwit aan een biomarker blijft kleven. Deze analyse wordt inmiddels al in het laboratorium uitgevoerd. Het project heet Sensapp en wordt tevens gefinancierd door de Europese Unie.
