Augmented-Reality-Brille hilft Demenz frühzeitig zu erkennen

23.08.2021

Forscher*innen der FH Joanneum Graz haben erstmals bewährte Demenz-Testverfahren zu einem neuen System kombiniert.

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Der Haustürschlüssel ist verschwunden, die Personen auf den Fotos sind fremd und das Wohngebiet wirkt beim Blick aus dem Fenster unbekannt. Demenz – mit Alzheimer als häufigste Form – ist eine Volkskrankheit, die immer weiter voranschreitet. In Österreich leben laut dem Österreichischen Demenzbericht geschätzte 115.000 bis 130.000 Menschen mit irgendeiner Form von Demenz. Prognosen zufolge soll sich diese Zahl bis 2050 aufgrund der steigenden Lebenserwartung sogar verdoppeln. Gleichzeitig sinkt für Betroffene die Lebensqualität.

Wird Demenz aber früh erkannt, können Therapien rasch eingeleitet und das Fortschreiten der Krankheit signifikant verzögert werden. Denn auch wenn sie sich klinisch noch nicht manifestiert hat, können bestimmte Symptome wie eine abgeschwächte Riechleistung, Unsicherheiten beim Gehen oder Änderungen von alltäglichen Prozessabläufen auf eine Demenzerkrankung hindeuten.

Tests werden mit unterschiedlichen Technologien verbunden

Je nach Disziplin werden unterschiedliche Hinweise mithilfe einzelner Testverfahren untersucht. „Die Testverfahren sinnvoll und effektiv miteinander zu verbinden, dafür gab es bislang keine Möglichkeit“, sagt Wolfgang Staubmann von der FH Joanneum in Graz gegenüber der futurezone. Aus diesem Grund haben er und sein Forschungsteam ein Screeningsystem namens SCOBES-AR (Smart Cognition and Behaviour Screening powered by Augmented Reality) entwickelt, das auf einzelne Testverfahren aus unterschiedlichen Bereichen wie Ergo- und Physiotherapie, Diätologie oder Psychologie basiert.

Damit werden im Rahmen des von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) geförderten Projekts unterschiedliche Parameter und Risikofaktoren für Menschen ab 60 Jahren fachübergreifend zu einem Screening-Instrument zusammengefasst.

Neben schriftlichen Tests stehen Technologien wie Augmented Reality (AR) oder Virtual Reality (VR) im Zentrum des Forschungsprojekts. Während Letzteres ein digitales, computerbasiertes Abbild der Realität meint, ist Ersteres eine Zusammensetzung der digitalen und der analogen Welt.

Einkaufen wird per AR-Video nachgestellt

Unter anderem wird eine Einkaufssituation per VR-Brille nachgestellt, die auf den klassischen, sogenannten ETAM-Test („Erlangen Test of Activities of daily living in Mild dementia or Mild cognitive Impairment“) basiert. „Der Proband muss im Einkaufsladen bestimmte Aufgaben erfüllen, wie Produkte aus dem Regal nehmen oder Geld zählen“, sagt der Forschungsleiter Staubmann. Per AR-Anwendung kann der Proband auch eine reale Verkehrssituation bewerten, die in Form von einem 360-Grad-Video dargestellt wird.

Beim sogenannten „Trail-Making-Test“ wiederum, der normalerweise am Papier durchgeführt wird, müssen Zahlen und Buchstaben alternierend in aufsteigender Reihenfolge miteinander verbunden werden. „In der augmentierten Version werden die Zahlen und Buchstaben in einer 3D-Kugelform angezeigt. Die Person kann die einzelnen Punkte über Bewegung auswählen“, sagt Staubmann. Der Vorteil dabei sei, dass so auch generiert werden könne, wie lange jemand für den Test benötigt und wie hoch die Fehlerquote ist.

Therapien könnten schon früh eingeleitet werden

Neben diesen Testverfahren wurden im Prototypen auch eine Reihe an allgemeinen Risikofaktoren erhoben, wie Demenzfälle in der Familie oder Ernährungs- und Bewegungsverhalten. Dass ein kognitiver Abbau bei diesem System durch eine kurzweilige starke Konzentration während der Testung unbemerkt bleibt, wie es bei konventionellen einzelnen Testverfahren möglich ist, ist grundsätzlich auszuschließen. Denn dies werde bei diesem System durch die breite Palette an unterschiedlichen Tests enorm erschwert. Im Rahmen einer regelmäßigen Vorsorgeuntersuchung könne das Risiko weiter reduziert werden.

Auffälligkeiten aus einzelnen Bereichen hingegen müssten Staubmann zufolge gezielt beobachtet werden: „Man hat aus Studien gesehen, dass Nicht-Pharmakologische Interventionen – dazu gehören etwa Bewegung, Gedächtnistraining oder Ernährung – nur zu einem gewissen Teil wirklich wirksam sind.“ Der Grund: Bewegungsempfehlungen etwa seien generalisiert und für Einzelpersonen oft nicht umsetzbar. „Man muss individuell auf sie eingehen“, sagt Staubmann. Derartige individualisierte Interventionskonzepte sind ebenfalls Gegenstand des Forschungsprojekts.

Die notwendigen Testverfahren wurden Staubmann zufolge in einer Studie mit mehr als 300 Proband*innen zwischen 60 und 65 Jahren validiert. Aktuell werde der Prototyp finalisiert und Ende diesen oder Anfang nächsten Jahres bei 100 Personen der gleichen Zielgruppe getestet, um bei Bedarf Optimierungen vornehmen zu können. Ziel ist es, das Früherkennungssystem SCOBES-AR künftig unter anderem in Ambulanzen und Seniorenheimen zur Verfügung zu stellen.

Diese Serie erscheint in redaktioneller Unabhängigkeit mit finanzieller Unterstützung der Forschungsförderungsgesellschaft (FFG).

Morbus Alzheimer mit Mini-Hirnen besser verstehen

Die Heilung von Alzheimer gilt in der Medizin nach wie vor als eine der größten Herausforderungen. Bisherige Ansätze, Morbus Alzheimer zu kurieren, sind gescheitert. Derzeit zielen Therapien vielmehr darauf ab, Symptome zu lindern als die Erkrankung selbst zu heilen. Kleine menschliche Gehirn-Organoide, die von Wissenschaftler*innen des Forschungs- und Behandlungszentrums City of Hope in Kalifornien entwickelt wurden, geben nun neue Hoffnung. Die Mini-Hirn-Modelle sollen dabei helfen, die Mechanismen, welche Alzheimer verursachen können, zu erforschen. Auch dienen sie der Testung von neuen Medikamenten gegen Demenzerkrankungen.

Denn die Entwicklung von Medikamenten gegen Alzheimer scheitert meist am unvollständigen Wissen über die pathologischen Mechanismen der Erkrankung. Zudem bediene sich die präklinische Forschung in diesem Bereich hauptsächlich tierischen Modellen. „Aber es gibt einen riesigen Unterschied zwischen Menschen und Tieren wie etwa Nagern, speziell wenn es um die Architektur des Gehirns geht“, sagt Yanhong Shi vom City of Hope. Die neuen Organoide hingegen basieren auf menschlichen Stammzellen und bilden das Gehirn des Menschen präzise ab.

Sporadisches Alzheimer

Den Forscher*innen ist es gelungen, ein Modell für die sogenannte „sporadische“, also die altersbedingte und häufigste Alzheimererkrankung, zu entwickeln. Mit diesen Hirn-Organoiden wurde eine altersbedingte Störung der Blut-Hirn-Schranke mithilfe eines speziellen Serums nachgeahmt und mehrere Experimente durchgeführt, um bekannte Biomarker zu testen. Dazu zählt unter anderem eine erhöhte Anhäufung sogenannter „amyloider Plaques“ zwischen den Neuronen im Gehirn. Amyloide sind körpereigene Protein-Fragmente, die sich bei einer Alzheimerkrankheit zu unauflöslichen Ablagerungen ansammeln.

Nun gilt es mit diesen Mini-Gehirnen effiziente neue Behandlungswege zu erforschen. Präklinische Studien deuten darauf hin, dass kombinierte Therapien, die mehrere pathologische Veränderungen anzielen, effizienter sein könnten als sogenannte Single-Target-Therapien. Wie wirksam sie tatsächlich sind, wird sich zeigen.