Деменции характеризуются накоплением в мозге различных типов белка, который повреждает ткани мозга и приводит к снижению когнитивных функций. В случае болезни Альцгеймера эти белки включают бета-амилоид, который образует бляшки, «скапливающиеся вместе между нейронами и влияющие на их функцию», и тау, который накапливается внутри нейронов.
Молекулярные и клеточные изменения в головном мозге обычно начинаются за много лет до появления каких-либо симптомов. Диагностика деменции может занять много месяцев или даже лет. Обычно это требует двух или трех посещений больницы и может включать в себя ряд компьютерных томографов, ПЭТ и МРТ, а также инвазивные проколы пиломатериалов.
Команда под руководством профессора Зои Курци из Кембриджского университета и Института Алана Тьюринга разработала инструменты машинного обучения, которые могут обнаруживать деменцию у пациентов на очень ранней стадии. Используя сканирование мозга пациентов, у которых развилась болезнь Альцгеймера, их алгоритм машинного обучения научился определять структурные изменения в мозге. В сочетании с результатами стандартных тестов памяти алгоритм смог предоставить прогностическую оценку, то есть вероятность того, что человек болен болезнью Альцгеймера.
Для пациентов с легкими когнитивными нарушениями - признаками потери памяти или проблемами с языком или визуальным / пространственным восприятием - алгоритм был более 80% точен в прогнозировании тех людей, у которых впоследствии разовьется болезнь Альцгеймера. Он также смог предсказать, насколько быстро их познавательные способности будут ухудшаться с течением времени.
Профессор Курци из Кембриджского отделения психологии сказал: «Мы обучили алгоритмы машинного обучения обнаруживать очень ранние признаки деменции, просто выявляя закономерности потери серого вещества - по сути, истощения - в мозге. Когда мы объединяем это со стандартными тесты памяти, мы можем предсказать, будет ли человек демонстрировать более медленное или более быстрое снижение когнитивных функций.
«Мы даже смогли идентифицировать некоторых пациентов, у которых еще не было никаких симптомов, но у которых развилась болезнь Альцгеймера».
Хотя алгоритм был оптимизирован для поиска признаков болезни Альцгеймера, профессор Курци и его коллеги сейчас обучают его распознаванию различных форм деменции, каждая из которых имеет свой характерный образец потери объема.
Доктор Тимоти Риттман из отделения клинической неврологии и консультант больницы Адденбрук, входящей в фонд NHS Foundation Hospitals (CUH), в настоящее время проводит исследование, чтобы выяснить, пригоден ли этот подход в клинических условиях.
«Мы показали, что этот подход работает в условиях исследования - теперь нам нужно протестировать его в условиях« реального мира »», - пояснил д-р Риттман.
На сегодняшний день около 80 пациентов приняли участие в испытании, которое проводилось CUH, Кембриджширским и Питерборо NHS Foundation Trust и двумя фондами NHS в Брайтоне.
МРТ головного мозга пациента с болезнью Альцгеймера. Предоставлено: Тимоти Риттман.
Д-р Риттман объяснил, что раннее выявление деменции важно по нескольким причинам. "Когда пациенты начинают испытывать проблемы с памятью и когнитивными функциями, это может быть очень трудным временем. Возможность поставить точный диагноз дает им ясность и, в зависимости от диагноза, может либо успокоить их разум, либо помочь им и их близким поставить диагноз. подготовка на более длительный срок ".
В настоящее время доступно очень мало лекарств для лечения деменции. Считается, что одной из причин того, что клинические испытания часто терпят неудачу, является то, что после того, как у пациента развиваются симптомы, может быть слишком поздно, чтобы что-то значить. Таким образом, способность идентифицировать людей на очень ранней стадии может помочь исследователям в разработке новых лекарств.
Если испытание будет успешным, алгоритм можно будет применить к тысячам пациентов по всей стране.
Жизнь с болезнью Альцгеймера
Пациент Адденбрука Деннис Кларк был одним из первых в стране, кто принял участие в новом исследовании. До карантина 75-летний бывший директор по продажам наслаждался пенсией с женой Пенни, уезжая в отпуск и выгуливая двух своих собак. Но вскоре Пенни заметила, что он начал забывать о вещах.
«Если бы я попросил его сделать что-нибудь, он бы поступил наоборот. Затем, когда мы пошли перекусить - чего мы не делали долгое время из-за изоляции, - он не мог вспомнить, как за что-либо платить».
Пенни решила обратиться к терапевту за помощью, когда Деннис, который всегда гордился своей внешностью, стал снова и снова носить одну и ту же одежду.
«Врач провел быструю проверку по телефону и сказал, что нужно направить Денниса. Я слышал, что у Адденбрука был очень обширный блок памяти, поэтому я был очень рад, что нас направили туда.
«У нас была первоначальная консультация, и нас спросили, хотим ли мы продолжить исследование, и я очень хотел, чтобы Деннис сделал это, потому что это помогает не только ему, но и другим».
Деннису сделали МРТ, и позже в тот же день он и Пенни получили известие, что его результаты соответствуют раннему началу болезни Альцгеймера. Деннис начнет принимать лекарства для лечения симптомов болезни Альцгеймера.
«Мы очень благодарны Адденбруку и рекомендуем другим людям также заняться испытаниями. Более быстрая диагностика означает, что Деннис сможет начать лечение, которое, как мы надеемся, отсрочит его болезнь. Это также означает, что мы можем планировать будущее и начать принимать то, что есть происходит. "
