Image
Foto: Ola Sæther

Ved å tolke hjernesignalene fra en helt elementær EEG-undersøkelse av hjernen vil man om noen år kunne slå fast om man er tidlig dement. Foto: Ola Sæther

Kunstig intelligens skal avsløre tidlig demens

I dag kan det ta et halvt år før du får vite om du står i fare for å utvikle demens. I fremtiden kan du få svaret på noen få sekunder.

Tenk deg at du går til legen og lurer på om du har begynt å bli dement. Du ønsker å få diagnosen så tidlig som mulig, før hjernen din blir varig skadet.

For å oppdage tidlig demens må du vanligvis gjennom samtaler, kognitive tester og MR-skanning av hjernen. Likevel kan det gjerne ta et halvt år eller mer før legen kan gi deg en diagnose.

Forklaringen er at halvparten av dem som viser tegn på tidlig mild, kognitiv svikt, blir bedre igjen eller holder seg på et stabilt nivå. Den andre halvparten blir demente.

Fakta

EEG

• EEG  (Elektroencefalografi) er en gammel og velkjent metode som brukes for å måle elektriske signaler i hjernen.
• EEG brukes som oftest på pasienter med epilepsi, lavere bevissthet eller på dem som har falt i koma.
• Forskere ønsker nå å bruke EEG til å oppdage tidlig demens. Da må EEG-signalene tolkes med kunstig intelligens.

– Dilemmaet er at ingen klinikere kan skille mellom disse to gruppene. Så hva gjør en god lege? Han inviterer pasienten tilbake om et halvt eller et år for å se hvordan det går, og stiller demensdiagnosen hvis han ser forverring eller at MR-bildene viser en typisk strukturell endring i hjernen. Vi ønsker at legene skal kunne plassere pasientene i rett gruppe så fort som mulig, før det har skjedd noen endringer i hjernen og mens det fortsatt er mulig å gjøre noe, poengterer forsker Ira Haraldsen, leder av Cognitive Health Research Group ved Universitetet i Oslo og Oslo universitetssykehus.

Hun er nå i gang med et nytt og banebrytende, europeisk forskningsprosjekt til 150 millioner kroner, der forskerteamet skal kombinere noe så moderne som kunstig intelligens med noe så gammeldags som EEG (Elektroencefalografi) for å kunne slå fast, allerede i løpet av noen få sekunder, om du har tidlig demens eller ei.

Gammeldags EEG

Hver gang hjernecellene kommuniserer med hverandre, sendes det ut elektriske signaler. Disse elektriske signalene kan måles med EEG, en gammel og velkjent metode for å studere aktiviteten i hjernen. EEG brukes som oftest på pasienter med epilepsi, pasienter med lavere bevissthet eller på dem som har falt i koma. EEG ble første gang utført på mennesker i 1929 av den tyske nevrologen Hans Berger (1873–1941).

Frem til i dag har ingen benyttet EEG for å finne ut av hvem som står i fare for å få demens. Ira Haraldsen mener det er mulig å bruke EEG til dette, fordi hjernecellene hos friske pleier å samarbeide, mens det ikke er slik hos demente.

Ira Haraldsen påpeker at den nye metoden vil bli billig i bruk slik at den også kan brukes i fattige land. Foto: Ola Sæther

Defekt fotballag

Ira Haraldsen sammenligner hjernefunksjonen hos demente med et lite fungerende fotballag.

– De ulike delene av hjernen er stadig i kontakt med hverandre. Du kan sammenligne nettverket i hodet med hvordan Manchester United spiller fotball (Red: For dem som ikke følger med på sport; Manchester United er et kjent, engelsk fotballag). Fotball er et lekent og kaotisk spill der alle spillerne deltar. Spillet skjer gjennom korte og lange pasninger. Med et dårligere mannskap er ikke leken så perfekt. Tenk deg at bare to spillere sentrer ballen til hverandre. De andre spillerne får ikke sjansen. Sånn er det også i hjernen når noe har gått feil. Vi antar at elektriske signalforstyrrelser er det første symptomet på at noe har gått galt. Dessverre har vi de siste hundre årene ikke hatt muligheten til å undersøke dette, fordi vi verken har hatt tilgang til kunstig intelligens eller raske nok datamaskiner.

Tolker signaler

Resultatene fra EEG er krevende å tolke. For å slå fast om du har demens eller ei, må man måle hjernesignalene gjennom 128 noder som blir klistret på hodet. Hver av nodene måler hva som skjer i bestemte deler av hjernen og sender informasjonen tilbake gjennom en strøm av elektriske signaler.

– Ingen mennesker er i stand til å se hvordan alle signalene fra alle de 128 nodene henger sammen. Heller ikke leger. All denne informasjonen blir derfor redusert til ett mønster. Da forsvinner mange av nyansene. Ira Haraldsen ønsker å finne en klarere sammenheng mellom signalene fra alle de 128 nodene. Det er nettopp denne nettverkstolkningen av hjernesignalene som kan gi svar på om du har demens eller ei.

Ledende europeiske forskere

Det er ikke mulig å gjøre dette alene. Ira Haraldsen har ikke bare fått med seg noen av Europas ledende medisinere, men også den europeiske pasientforeningen for Alzheimer-syke, industrielle aktører, oppstartbedrifter, etikere og helseøkonomer.

– Når man skal introdusere en helt ny metode, er det dessuten viktig å vise at metoden har en samfunnsøkonomisk fordel. Helseøkonomer er derfor også viktige å ha med.

Kunstig intelligens

Haraldsen har også med seg noen av Europas fremste eksperter på kunstig intelligens.

Kunstig intelligens er fremdeles ikke en del av allmennlegenes hverdag, men i mange medisinske områder er kunstig intelligens allerede blitt viktig. Ett eksempel er å bruke kunstig intelligens til å oppdage kreft i patologiske snitt eller medisinske bilder som MR.

Hele tanken til Ira Haraldsen er å bruke kunstig intelligens til å finne en algoritme som kan beregne sannsynligheten for om du har demens eller ei etter å ha tatt en EEG-undersøkelse av hjernen. For å komme frem til svaret må de også sammenligne resultatene fra EEG-undersøkelsen med digitale, kognitive tester og biomarkører.

For å finne algoritmen må forskerne trene opp den kunstige intelligensen. Da trenger de flere tusen forsøkspersoner med og uten demens.

Forsøkspersonene får 128 EEG-noder klistret til hodet. Forskerne håper at beregningene deres vil gjøre det mulig å halvere antallet EEG-noder når systemet skal brukes i vanlig pasientbehandling.

Når EEG-analysen, blodprøven og den kognitive testen er klar, holder det at legen trykker på en knapp for å få vite om du har økt risiko for å utvikle demens eller ei.

Bra i fattige land

EEG er billig å bruke. Det samme gjelder analyser av blodprøver og kognitive tester. Algoritmen krever nesten ingen ressurser. Da kan systemet brukes over hele verden. –

Poenget vårt er å lage en screening-metode som også kan hjelpe leger i fattige områder til å sile ut hvilke pasienter som skal prioriteres for å forsinke utviklingen av demens. De har ikke tilgang til dyre og avanserte undersøkelser som MR og PET. Vi ønsker derfor ikke å konkurrere med fancy og moderne teknologier.

Og det er nettopp det som er poenget hennes:

– Tanken er at det nye systemet vårt skal være så enkelt og billig i bruk at selv leger i fattige land som Ghana kan bruke det.

Når legen i Ghana har tatt EEG av pasienten sin, kan han sende resultatene fra undersøkelsen over internett og få analysert dataene på noen sekunder i en datamaskin et eller annet sted i Europa.

Forsinker demensen

Ira Haraldsen påpeker at forskningen deres ikke dreier seg om å forhindre demens, men å hindre utviklingen av demens så mye som mulig.

– Fem års forsinkelser av demens vil både føre til store besparelser for samfunnet og bedre livskvaliteten for pasientene. Vi håper derfor at forskningen vår kan bidra til en bedre global helse for alle.

– Hvordan i alle dager kom dere på ideen å bruke EEG i jakten på demens?

– Det hele startet for fire år siden med en stor Gordonkonferanse i Hong Kong.

Dette er et internasjonalt forum der forskere gjennom hele dagen, fra morgen til kveld, diskuterer de fremste forskningsfunn. De har både formelle og uformelle samtaler. Her kom hun i kontakt med en spansk forsker i hjernenettverksanalyse. I løpet av året fikk hun samarbeid med en rekke forskere fra hele Europa. De siste kontaktene kom på plass i løpet av pandemiåret.

Et av de første problemene til Ira Haraldsen var at forskerne fra de ulike fagfeltene brukte samme ord på ulike ting.

– Like ord hadde ulike meninger for dem. Det ble faktisk så komplisert at vi måtte lage en ordbok der vi kunne enes om alle begrepene. Da dette var på plass, kunne vi starte for alvor.

Helt til slutt:

– Det finnes fortsatt ingen medisiner mot demens. Hva er da poenget med en tidligere diagnose?

– Punkt én: Ved å gi rett diagnose mye tidligere kan legene unngå feilbehandling av den gruppen som ikke utvikler demens. Punkt to: Legene kan sette inn tiltak tidligere. Punkt tre: For å kunne forske på nye medikamenter mot demens, kan forskere raskere finne frem til de pasientgruppene som man kan gjøre effektive medisinske studier på før det har skjedd noen strukturelle endringer i hjernen deres, poengterer Ira Haraldsen.

Artikkelen ble først publisert  i Apollon