Gesamtziel des Vorhabens

Das Gesamtziel des Verbundprojekts besteht in der Bereitstellung eines Systems der Mensch- Technik-Interaktion zur einfachen und schnellen Früherkennung von Alzheimer-Demenz. Dieses wird mit Hilfe KI-basierter Auswertung von EEG-Zeitreihen in Kombination mit kognitiven neuropsychologischen Test-Sets („Test-Batterie“) erstellt. Im Rahmen eines Patienten-Moduls soll ein intelligenter emotional-empathischer digitaler Assistent (IEEDA) integriert werden, der mit den Patienten sprachlich in empathischer Form kommuniziert und auch als „mental fitness coach“ (MFC) eingesetzt wird. Der IEEDA dient sowohl der Verlaufskontrolle der AD, sowie als „digitaler Helfer“ im Alltag der Patienten. Das Arzt-Modul wird für die Früherkennung und Analyse des Stadiums der AD genutzt.

Von ärztlicher Seite wird das IASON-System zur Erstanamnese bei Verdacht auf AD verwendet. Des Weiteren eröffnen sich durch die permanente Verlaufsbeobachtung und -analyse qualitativ bessere Prognose- und Diagnostik-Möglichkeiten (z.B. um bei der Medikamentenvergabe deren Wirksamkeit zu überprüfen) der AD-Entwicklung aufgrund der detaillierten und in kurzem Abstand aufgenommenen Patientendaten.

Die übergeordneten Ziele des IASON-Teilprojekts von Tokeya enthalten:

• die Etablierung eines neuen, kostengünstigen Biomarkers (Elektroenzephalogramm - EEG) für die Diagnose von AD (Alzheimer´s disease) und deren Vorläufer-Prozesse
• die Ermöglichung der Fortschrittskontrolle einer (zukünftigen) Medikamenten-Entwicklung durch kostengünstiges quantitatives EEG (qEEG) über die Erhöhung der Anzahl der Untersuchungen (kürzere Beobachtungsintervalle) mit einer größeren Zahl von Probanden
• die Erhöhung der Granularität der neuropsychologischen Tests (d.h. feinere Abstufungen) und damit Etablierung einer diagnostisch neuen, wissenschaftlich abgesicherten Vorstufe von AD, bei der noch keine kognitiven Defizite zu verzeichnen sind
• die Etablierung der künstlichen Empathie als notwendige (sprachliche) Kommunikationsform zwischen dem Menschen und KI-basierten digitalen Assistenten

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt im Teilprojekt besteht in der Realisierung eines IEEDA (Intelligenter Emotional-Empathischer Digitaler Assistent) als Patienten-Modul. Hierfür müssen folgende Funktionen als Software-Teilmodule generiert werden:

• Spracherkennung mit NLP (natural language processing)
• Emotionserkennung über subsymbolische Sprach- und ggf. Schriftform-Elemente
• Künstliche Empathie in Form z.B. eines semantischen Netzes für Gemütszustände, welches erkannte Emotionen z.B. mit Modifikationen des Gesprächsverlaufs verknüpft und hierdurch eine KI-basierte empathische Kommunikation mit den Patienten ermöglicht
• „mental fitness coach“ (MFC) einschließlich grafischer Spiele mit der Möglichkeit der Erfassung von Komponenten der Schriftform über den verwendeten elektronischen Stift
• Übergreifendes Kommunikations-Kontroll-Programm, das dem Patienten gegenüber sprachlich als IEEDA–„Identität“ auftritt, was die Integration der vorgenannten Teilmodule in dieser IEEDA-„Identität“ voraussetzt.

Arzt- und Patienten-Modul werden im Anschluss zum Gesamtsystem IASON verknüpft. Dabei werden Schnittstellen für die Außenkommunikation des IASON-Systems (Arzt, Angehörige, Betreuer, Pfleger), Schnittstellen zur beteiligten Hardware (EEG-Gerät) und Software erstellt, sowie eine geeignete Mensch-Maschine-Kommunikations-Schnittstelle programmiert.

Nachdem ein IASON-Demonstrator vorliegt, werden die Nutzerinteraktion mit Patienten und die Alltagstauglichkeit des IASON-Systems von Tokeya untersucht. Auf Basis der Ergebnisse wird das System kontinuierlich angepasst und verbessert.

Die Ziele im Teilprojekt von FAU sind eng verzahnt mit den Zielen im Teilprojekt von Tokeya.

Ein wesentliches Ziel ist die mit Tokeya und dem assoziierten Partner Rummelsberg RDA gemeinsam zu leistende „Vorstudie zur Ermittlung der Patienten-Anforderungen, die an die Gestaltung des IASON-Systems, vor allem des IEEDA zu stellen sind, um eine weitreichende Praxisorientierung des Systems zu gewährleisten“, deren Leitlinie, die Praxisnähe des IEEDA, bereits im Vorfeld von dessen Erstellung erzielt werden soll.

Dieses Ziel ist in enger Weise verknüpft mit der Überprüfung der erreichten Alltagstauglichkeit des IEEDA durch FAU nach Fertigstellung des Demonstrators durch Tokeya. Hierbei wird großes Augenmerk auf die Fähigkeit der Mitarbeiter von FAU gelegt, die Bedürfnisse bzw. Erfordernisse der Patienten an einen „digitalen Helfer“ wie dem IEEDA in empathischer Weise in Erfahrung zu bringen, ebenso wie die Schwierigkeiten der Patienten mit der dargebotenen Technologie festzustellen.

Weitere Ziele im Projektverlauf betreffen die erfolgreiche Vorbereitung der Begutachtung des Projekts durch die Ethikkommission, die Rekrutierung von Patienten-Gruppen und deren Untersuchungen, die in enger Abstimmung mit Tokeya erfolgen.

Ein wichtiges Ziel der Arbeit von FAU besteht darin, das vorhandene Wissen und die Erfahrung, welche bei FAU in einer Vielzahl von Projekten gewonnen wurde, bei der Validierungs-Studie des IASON-Systems einzubringen. Es soll hierbei eine solide, wissenschaftlich-Basis der Validierung des IASON-Systems gebildet werden, die dessen tatsächlichen Einsatz in der zukünftigen Diagnose und Pflege von Alzheimer-Patienten ermöglicht. Ein weiteres wichtiges Ziel der FAU besteht darin, die Ergebnisse des IASON-Projekts unmittelbar in die eigentliche Arbeitsdomäne von FAU zu übertragen, der internet-basierten therapeutischen Intervention bei Depressions-Patienten.