Деменции характеризуются накоплением в головном 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," слипаясь между нейронами и влияя 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 томографий, 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 зрительным / пространственным восприятием – алгоритм был более 80% точен в прогнозировании тех людей, у которых впоследствии разовьется болезнь Альцгеймера. Он также смог предсказать, насколько быстро их познание будет снижаться с течением времени.
Профессор Курци с кафедры психологии Кембриджа сказал: "Мы обучили алгоритмы машинного обучения обнаруживать очень ранние признаки деменции, просто ища закономерности потери серого вещества – по сути, истощения – в мозгу. Когда мы объединяем это со стандартными тестами памяти, мы можем предсказать, будет ли у человека замедляться или быстрее снижаться когнитивные способности.
"Нам даже удалось 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 распознавать различные формы 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 Trust Кембриджских университетских больниц (CUH), в настоящее время проводит исследование, чтобы выяснить, может ли этот подход быть полезным в клинических условиях.
"Мы показали, что этот подход работает в условиях исследования – теперь нам нужно протестировать его в «реальном мире»," объяснил доктор. 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.
Как пояснил д-р, раннее выявление деменции важно по нескольким причинам. Риттман. "Когда пациенты начинают испытывать проблемы с памятью и когнитивными функциями, это, по понятным причинам, 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 подготовиться к более длительному сроку."
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 может быть применен 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. Перед закрытием 75-летний директор по продажам на пенсии наслаждался своей пенсией с женой Пенни, уезжая в отпуск и выгуливая двух своих собак. Но вскоре Пенни заметил, что он начал забывать о вещах.
"Если бы я попросил его что-то сделать, он бы сделал наоборот. Затем, когда мы пошли перекусить – чего мы не ели долгое время из-за изоляции – он не мог вспомнить, как за что-либо платить."
Пенни решила обратиться за помощью к терапевту, 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 порекомендовали там.
"У нас была предварительная консультация, и нас спросили, хотим ли мы пойти по пути исследования, что я очень хотел, чтобы Деннис сделал, 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 Addenbrooke’s и рекомендуем другим людям также принять участие в испытаниях. 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 происходит."