Informatik-gestützte Alzheimer-Prävention: Innovative Ansätze und Technologien

Die steigende Zahl von Demenzerkrankungen stellt eine wachsende Herausforderung für unsere Gesellschaft dar. Allein in Deutschland sind derzeit 1,7 Millionen Menschen von Demenz betroffen, und diese Zahl steigt jährlich. Angesichts dieser Entwicklung rückt die Prävention und Früherkennung von Demenz, insbesondere der Alzheimer-Krankheit, immer stärker in den Fokus von Forschung und Entwicklung. Informatik-gestützte Lösungen spielen dabei eine Schlüsselrolle, indem sie innovative Ansätze für Diagnose, Therapie und Alltagsunterstützung bieten.

Die Herausforderung Demenz: Ein Überblick

Demenz ist oft ein schleichender Prozess, der sich über Jahre entwickelt und erst erkannt wird, wenn Gedächtnisschwächen auftreten. Typische Merkmale sind Konzentrations-, Aufnahme- und Gedächtnisstörungen, die oft mit Orientierungsproblemen, Wortfindungsstörungen und eingeschränktem Denkvermögen einhergehen. Im späteren Stadium der Erkrankung kann das Kurzzeitgedächtnis weitgehend aussetzen, und Betroffene erkennen möglicherweise sogar ihre eigenen Kinder nicht mehr. Die Ursachen für Demenz sind vielfältig, liegen aber meist im Gehirn, wo Nervenzellen absterben und Verbindungen zwischen Zellen verloren gehen.

Innovative Projekte zur Früherkennung und Therapie

ProDemiis: Individualisiertes mentales Training

Das Projekt ProDemiis verfolgt das Ziel, den Verlauf der Demenz zu verlangsamen, indem es für jeden Patienten ein maßgeschneidertes, interaktives und mentales Trainingsprogramm erstellt. Das LaROS (Labor für Radartechnologie und optische Systeme) Institut der Hochschule Trier entwickelt in diesem Projekt ein Radarsystem, welches Vitaldaten wie Atmung und Puls des Patienten erfasst. Der Patient interagiert dabei mit einem Terminal, das über eine infrarotbasierte Authentifizierung und einen Touchscreen verfügt. Anhand dieser Daten soll ein individuelles Trainingsprogramm erstellt werden, um das Fortschreiten der Demenz hinauszuzögern.

Forschungsprojekt an der Stanford University: Fokus auf Einzelzellebene

Professor Andreas Keller vom Zentrum für Bioinformatik an der Saar-Uni leitet ein Forschungsprojekt an der US-amerikanischen Eliteuniversität Stanford im Silicon Valley. Ziel ist es, auf Einzelzellebene besser zu verstehen, wie Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson im menschlichen Körper entstehen. Dadurch sollen diese Volkskrankheiten früher erkannt und neue Therapien gefunden werden. Keller arbeitet in Stanford am Wu Tsai Neurosciences Institute und kooperiert unter anderem mit Professor Tony Wyss-Coray, einem Experten auf dem Gebiet der Altersforschung. Wyss-Coray untersucht das Blut junger Menschen, um Wirkstoffe zu finden, die den Alterungsprozess verlangsamen könnten, und plant, vielversprechende Blutproben als Grundlage für neue Alzheimer-Medikamente zu verwenden. Der Ansatz von Kellers Arbeitsgruppe besteht darin, im Blut vorkommende Moleküle, sogenannte Biomarker, zur Früherkennung von Demenzerkrankungen zu nutzen. Besonders geeignet sind genetische Schalter wie microRNAs, die eine wichtige Rolle bei der Steuerung der Gene und der Proteinproduktion spielen.

ALFREDO: Digitale Plattform für Früherkennung und individualisierte Behandlung

Das Projekt ALFREDO zielt auf die Entwicklung einer digitalen Plattform, die einen mehrstufigen Prozess von der KI-gestützten Vorhersage über die Früherkennung bis hin zu individualisierten Behandlungsstrategien für Demenzerkrankte begleitet. Die Plattform basiert auf dem wissenschaftlichen Konsens, dass Demenz, insbesondere Alzheimer-Demenz und vaskuläre Demenz, ein multifaktorieller kognitiver Abbauprozess ist. Die Behandlung wird durch die Integration notwendiger digitaler Instrumente in eine mobile Unterstützungslösung begleitet. Dazu gehören KI-gestützte psychometrische Verfahren und Hirnfunktionsmessungen, die durch eine innovative Elektrodentechnologie (Quantitatives Elektroenzephalogramm) auch von zu Hause aus anwendbar sind. Algorithmen zur Detektion und Quantifizierung von Risikofaktoren sollen die Anwendung für Pflegekräfte und Angehörige vereinfachen.

Lesen Sie auch: Überblick Sprachforschung

ADIS: Immunprofiling und Schlafüberwachung

Das Forschungsprojekt ADIS (Early Diagnosis of Alzheimer’s Disease by Immune Profiling of Cytotoxic Lymphocytes and Recording of Sleep Disturbances) untersucht zytotoxische Lymphozyten im Blut als mögliche Alzheimer-Marker und analysiert den Einfluss von Schlafstörungen auf diese Marker. Fraunhofer SCAI koordiniert das Projekt und entwickelt Modelle der Künstlichen Intelligenz (KI), um das Zusammenspiel biologischer und immunologischer Prozesse mit den pathophysiologischen Symptomen der Alzheimer-Krankheit besser zu verstehen. Die Daten digitaler Geräte zur Verhaltens- und Schlafüberwachung rücken neben Blut-Biomarkern in den Fokus.

Technische Hilfsmittel im Alltag

Technische Geräte können eine wichtige Rolle bei der Unterstützung von Menschen mit Demenz im Alltag spielen. Sie können dazu beitragen, die Selbstständigkeit zu erhalten, die Sicherheit zu erhöhen und Angehörige zu entlasten.

Sicherheit im Haushalt

• Geräte mit Abschaltautomatik: Moderne Haushaltsgeräte wie Bügeleisen und Herde verfügen oft über eine Abschaltautomatik, die das Gerät automatisch ausschaltet, wenn es längere Zeit nicht bewegt wird oder überhitzt.
• Herdsicherungen: Diese schalten einen Elektroherd entweder nach einer voreingestellten Zeit oder bei Überhitzung der Kochfelder automatisch ab.
• Rauchmelder: Rauchmelder ermöglichen einen rechtzeitigen Alarm bei Rauch- oder Brandentwicklung. In Kombination mit einem Hausnotrufsystem können sie besonders für allein lebende Personen von Vorteil sein.
• Vermeidung von Verbrühungen: Mischbatterien mit Temperaturbegrenzer können das Risiko von Verbrühungen reduzieren.
• Wasserflussregler: Diese können am Wasserhahn montiert werden und geben nur Wasser frei, solange dagegen gedrückt wird.

Kommunikation und Orientierung

• Telefone mit großen Tasten: Diese Telefone verfügen über große Bedientasten und Kurzwahlnummern, die mit Bildern versehen werden können.
• Seniorenhandys: Diese Handys sind auf die wichtigsten Funktionen zum Telefonieren beschränkt und verfügen oft nur über wenige Tasten, auf die feste Nummern programmiert werden können.
• Personenortungssysteme: Diese Systeme funktionieren ähnlich wie Navigationsgeräte und helfen dabei, Menschen mit Demenz, die sich verirrt haben, schnell wiederzufinden. Der Nutzer trägt einen Sender bei sich, der über eine Notrufzentrale oder von Angehörigen geortet werden kann.
• Sprechende Uhren: Auf Knopfdruck erfolgt die Ansage der Uhrzeit, teilweise auch von Datum und Wochentag.
• Große Kalender und digitale Kalender/Uhren: Diese helfen bei der zeitlichen Orientierung. Digitale Kalender zeigen immer das richtige Datum an und können in der Regel nicht selbstständig verstellt werden.
• Apps: Es gibt verschiedene Apps, die Kalender, Uhrzeit und Angaben zu Jahres- oder Tageszeit darstellen.

Sturzprävention

• Hausnotruf: Hausnotrufgeräte bestehen aus einem Basisgerät und einem Funksender, der als Armband, Kette oder Clip getragen wird. Durch Drücken eines Knopfes am Sender wird ein Notruf ausgelöst.
• Sturzdetektor: Einige Hausnotrufsysteme bieten den Anschluss eines Sturz- oder Falldetektors an, der bei Stürzen selbstständig Alarm auslöst.
• Matratzen vor dem Bett: Eine einfache vor dem Bett platzierte Matratze kann helfen, einen Sturz abzufangen und Verletzungen zu vermeiden.
• Hüftprotektoren: Slips mit eingearbeiteten Hüftprotektoren können helfen, Hüft- und Oberschenkelhals-Frakturen zu vermeiden.
• Handläufe und Haltegriffe: Diese bieten besseren Halt und können so zur Vermeidung von Stürzen beitragen.
• Beseitigung von Stolperfallen: Lose Teppiche oder Kabel erhöhen das Sturzrisiko und sollten entfernt bzw. fixiert werden.

Weitere hilfreiche technische Lösungen

• Schlösser: In die Eingangstür sollte ein Universalschloss eingebaut werden, damit die Tür auch dann von außen geöffnet werden kann, wenn der Schlüssel innen steckt. Auch an der Badezimmertür sollte, wenn diese verschließbar sein soll, ein von außen zu öffnendes Schloss eingebaut werden.
• Badezimmerumbau: Ein ebenerdiger Duschbereich oder eine Badewanne mit Tür können den Einstieg erleichtern.
• Kaffeemaschine mit Zeitschaltuhr: Diese kann helfen, den Tagesablauf zu strukturieren.
• Nachtlichter: Diese können in der Toilette oder auch in anderen Zimmern, die in der Nacht oft aufgesucht werden, angebracht werden.
• Tablettenspender: Diese erinnern zu voreingestellten Zeiten an die Tabletteneinnahme.
• Kindersicherungen für Steckdosen: Nicht benutzte Steckdosen sollten abgedeckt oder mit einer „Kindersicherung“ versehen werden.
• Fenstersicherungen: In den oberen Stockwerken können Fenster mit Sicherungen versehen werden, damit sie nur noch ein kleines Stück geöffnet werden können.
• Verdeckte Türen: Das Verdecken von Türen mit Hilfe von schweren Vorhängen kann ihnen den Aufforderungscharakter nehmen.

Sprachassistenzsysteme im Alltag

Sprachassistenzsysteme wie Alexa von Amazon, Google Assistant oder Siri von Apple können vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für Menschen mit Demenz bieten.

• Zugriff auf digitale Kalender und Aufgabenlisten: Termineinträge oder Einkaufslisten können gemeinsam durch den Menschen mit Demenz und seine Angehörigen verwaltet werden.
• Erinnerung an Termine und Medikamenteneinnahme: Sprachassistenzsysteme können an anstehende Treffen oder die Medikamenteneinnahmen erinnern.
• Abruf von Wissen sowie Abspielen von Musik oder Radioprogrammen: Sie können Wissen abrufen sowie Musik oder Radioprogramme abspielen.
• Kommunikation mit Angehörigen: Angehörige können Text-, Sprach- oder Videonachrichten direkt an das System schicken, welches es dem Menschen mit Demenz (automatisch) abspielt. Ferner vereinfachen solche Systeme auch die Videotelefonie und damit das Kontakt-Halten über Distanz.
• Steuerung von Smart-Home-Geräten: Steuerbare Lampen, spezielle Rauchmelder oder Wassersensoren, Heizkörperthermostate oder (fern)steuerbare Türschlösser können mit einem Sprachassistenzsystem verbunden werden.

Es ist jedoch wichtig, die genauen Bedarfe und Wünsche der Beteiligten vorab abzufragen und den möglichen Nutzen gegen die Risiken oder Nachteile abzuwägen.

Die Bedeutung von Bewegung und sozialer Interaktion

Neben technischen Hilfsmitteln spielen auch Bewegung und soziale Interaktion eine wichtige Rolle bei der Prävention und Verlangsamung von Demenz.

Lesen Sie auch: Bachelor Informatik und Neurowissenschaften

Tanzen

Tanzen hält nicht nur den Körper jung, sondern auch den Geist.

Demenz-Apps mit spielerischen Elementen

Dr. Konstantin Lekkos, Chefarzt der Klinik für Altersmedizin im Helios Klinikum Hildesheim, hat gemeinsam mit seinem Team eine App mit Spielen entwickelt, die auf Demenzerkrankte zugeschnitten sind. Das Besondere: Es können Fotos aus der eigenen Vergangenheit hochgeladen werden, um die Erinnerungen des Erkrankten anzuregen. Wichtigster Effekt dabei ist nicht primär das Gehirntraining, sondern dass die Menschen anfangen zu erzählen - von früher, von den Situationen auf den Bildern. Sie kommen mit ihren Angehörigen ins Gespräch, können zusammen lachen und weinen.

Mentalee-App

Das Start-up Mentalee hat an der Universitätsmedizin Göttingen eine mobile Anwendung speziell für die Prävention von Demenz entwickelt. Die App bietet ein umfassendes, auf den Nutzer zugeschnittenes Trainingsprogramm und kombiniert dafür künstliche Intelligenz mit wissenschaftlich fundierten Methoden. Die App arbeitet nach dem Modell der Gedächtnisambulanzen und entspricht den Richtlinien der Weltgesundheitsorganisation. Eine KI wählt für alle Zielgruppen individuelle und angepasste Übungen aus, die über Motion Tracking erkannt und ausgewertet werden. Während der Übungen erhalten die Nutzenden personalisiertes Feedback in Echtzeit, das ihnen hilft, ihre kognitiven Fähigkeiten aktiv zu verbessern. Zusätzlich bringen integrierte Gamification-Elemente spielerische Aspekte ins Training ein.

Ethische Überlegungen und Datenschutz

Bei der Nutzung von technischen Hilfsmitteln und digitalen Lösungen für Menschen mit Demenz sind ethische Überlegungen und Datenschutzaspekte von großer Bedeutung. Es ist wichtig, die Würde und Autonomie der Betroffenen zu wahren und sicherzustellen, dass der Einsatz der Technik nicht zu einer Rundum-Überwachung oder einer Gefährdung von Selbstständigkeit und Teilhabe führt.

Lesen Sie auch: Parkinson-Management mit Software

tags: #informatik #beugt #alzheimer #erkrankung #vor