Wearables kunnen een belangrijke rol spelen bij het monitoren van de gezondheid van de hersenen en het opsporen van vroege tekenen van neurologische of mentale gezondheidsproblemen. Dat is de conclusie van een studie door onderzoekers van de Universiteit van Genève (UNIGE), die kunstmatige intelligentie hebben gebruikt om gegevens te analyseren die zijn verzameld met draagbare apparaten.
De gezondheid van de hersenen, die zowel cognitieve vaardigheden als emotioneel welzijn omvat, wordt steeds meer erkend als een belangrijke uitdaging voor de volksgezondheid. De resultaten van het Zwitserse onderzoek, gepubliceerd in npj Digital Medicine, suggereren dat verbonden apparaten kunnen helpen bij het voorspellen van schommelingen in emotionele en cognitieve functies.
Hersengezondheid continu monitoren
Volgens de WHO leeft meer dan een op de drie mensen wereldwijd met een neurologische aandoening, terwijl meer dan de helft van de bevolking op enig moment in hun leven te maken krijgt met een psychische stoornis. Zelfs bij gezonde volwassenen varieert de gezondheid van de hersenen in de loop van de tijd als gevolg van factoren zoals levensstijl, omgeving en dagelijkse routines. Het kunnen volgen van deze schommelingen zou een vroegere detectie van problemen kunnen ondersteunen en meer gepersonaliseerde preventiestrategieën mogelijk maken.
Onderzoekers van UNIGE hebben daarom onderzocht of draagbare technologie een continue, niet-invasieve monitoring van deze veranderingen kan bieden. Aan het onderzoek namen 88 deelnemers in de leeftijd van 45 tot 77 jaar deel. Elke vrijwilliger gebruikte een speciale smartphone-app en droeg gedurende tien maanden een smartwatch. De wearables verzamelden passieve gegevens zonder dat de deelnemers hun dagelijkse routines hoefden te veranderen. Deze gegevens omvatten hartslag, fysieke activiteit, slaappatronen, weersomstandigheden en blootstelling aan luchtvervuiling. In totaal analyseerden de onderzoekers 21 indicatoren.
Elke drie maanden leverden de deelnemers ook actieve gegevens door vragenlijsten over hun emotionele toestand in te vullen en cognitieve tests uit te voeren. Deze resultaten dienden als benchmark voor het evalueren van de voorspellende kracht van de AI-modellen.
AI voorspelt emotionele en cognitieve schommelingen
Na de fase van gegevensverzameling pasten de onderzoekers kunstmatige intelligentie toe om de passieve gegevens te analyseren en te bepalen of deze veranderingen in de cognitieve en emotionele gezondheid van de deelnemers konden voorspellen. “Het doel was om te zien of AI schommelingen in de gezondheid van de hersenen kon voorspellen op basis van gegevens van draagbare apparaten”, legt Igor Matias uit, doctoraal onderzoeker aan het Research Institute for Statistics and Information Science van de Geneva School of Economics and Management en hoofdauteur van de studie.
In vergelijking met de resultaten van de vragenlijsten en cognitieve tests vertoonden de AI-voorspellingen een gemiddeld foutenpercentage van 12,5 procent. Volgens de onderzoekers wijst dit nauwkeurigheidsniveau op een aanzienlijk potentieel voor wearables bij de vroege detectie van veranderingen in de gezondheid van de hersenen.
Uit de analyse bleek dat emotionele toestanden het gemakkelijkst te voorspellen waren. AI-modellen behaalden foutpercentages van ongeveer 5-10 procent bij het voorspellen van emotionele vragenlijstresultaten. Voorspellingen met betrekking tot cognitieve prestaties waren minder nauwkeurig, met foutpercentages tussen 10 en 20 procent.
De onderzoekers identificeerden ook welke passieve indicatoren het meest relevant waren. Voor cognitief functioneren waren de belangrijkste factoren luchtvervuiling, weersomstandigheden, dagelijkse hartslag en slaapvariabiliteit. Emotionele toestanden waren het sterkst geassocieerd met weersomstandigheden, slaapvariabiliteit en hartslag tijdens de slaap.
Follow-up
Het onderzoek werd uitgevoerd in het kader van het Providemus alz-onderzoeksproject en stond onder toezicht van professor Katarzyna Wac en professor Matthias Kliegel van de Universiteit van Genève. Er is al een vervolgfase gestart. De komende twee jaar zullen onderzoekers doorgaan met het verzamelen van gegevens van wearables en smartphones, terwijl ze onderzoeken welke individuele kenmerken van invloed zijn op de prestaties van de AI-modellen.
Het doel is om beter te begrijpen hoe dergelijke technologieën kunnen worden toegepast in de praktijk van de gezondheidszorg. In de toekomst zou continue monitoring via wearables clinici kunnen helpen om vroege veranderingen in de gezondheid van de hersenen te identificeren en meer gepersonaliseerde preventie- en zorgstrategieën te ondersteunen.
Smartwatch en gezondheid
De afgelopen jaren zijn diverse voorbeelden de revue gepasseerd waarin de meerwaarde van smartwatches en andere wearables voor de gezondheidszorg onderzocht en/of aangetoond is. Een terugkerende toepassing is de inzet van wearables, die tegenwoordig in staat zijn het hartritme continu te monitoren, bij het beter en eerder opsporen van hartritmestoornissen of -aandoeningen.
Maar ook voor het monitoren van andere aandoeningen worden wearables steeds vaker ingezet. Een mooi voorbeeld is de ondersteuning van diabetes type 2 patiënten. Zo bleken deelnemers aan een internationaal onderzoek naar het gebruik van een smartwatch en speciale app uiteindelijk significant meer geneigd om regelmatig te bewegen en het trainingsprogramma door te zetten, met een indrukwekkend retentiepercentage van 82 procent na 12 maanden.
