Neurologie: Parkinson mit App und Daten früher erkennen?

Big Data gleicht häufig der Suche nach der Nadel im Heuhaufen: In einem großen Datenberg stecken Muster, die die Antwort auf eine bestimmte Frage enthalten. Die Kunst ist es, aussagekräftige Daten zu erhalten und die Muster darin zu finden. Wie verschiedene smarte Geräte und eine App hier zusammenarbeiten und automatisch Daten sammeln, ohne den Nutzer zu stören, zeigt das iPROGNOSIS-Projekt.

Im Interview mit MEDICA.de spricht Dr. Lisa Klingelhöfer über das europäische Projekt, das Big Data und smarte Geräte zur Früherkennung der parkinsonschen Erkrankung nutzbar machen will.

Frau Dr. Klingelhöfer, was ist das iPrognosis-Projekt?

Dr. Lisa Klingelhöfer: Der Kernpunkt des Projekts ist die Smartphone-App, die unser Konsortium entwickelt. Sie soll motorische und nicht-motorische Symptome der parkinsonschen Krankheit erkennen und messen. Dies erfolgt, ohne dass der Smartphone-Nutzer dazu etwas aktiv tun muss, somit während des normalen Umgangs mit dem Smartphone im alltäglichen Leben. So hoffen wir, Personen zu erkennen, die frühe Symptome der parkinsonschen Krankheit zeigen, und hierdurch frühzeitiger den Kontakt mit einem Arzt herzustellen. Diese Daten erheben wir im Rahmen der GDaten-Phase, welche für "generelle Nutzungsdaten" steht, die seit Mai 2017 erfolgt.

Welche Daten wollen Sie mit der iPrognosis-App sammeln?

Klingelhöfer: Ein Hauptsymptom der parkinsonschen Krankheit, das sich vielfältig auswirkt, ist die Brady- und Hypokinese, also die Verlangsamung und Verkleinerung von Bewegungen. Eine speziell entwickelte Tastatur innerhalb der iPrognosis-App misst dafür, wie schnell und regelmäßig und mit wieviel Druck der Nutzer zwischen den einzelnen Tasten, zum Beispiel beim Eintippen von Nachrichten wechselt. Mit der allgemeinen Bewegungsverlangsamung können sich auch die Wege, die die Betroffenen täglich zurücklegen, verringern. Deshalb führen wir auch eine Distanzanalyse durch. Außerdem tritt eine zunehmende Verminderung der Mimik auf. Das können wir gerade bei der jüngeren Generation über Selfies analysieren und kann somit perspektivisch mit dem Generationenwechsel eine wichtige Funktion werden. Ein weiteres Hauptsymptom ist der Tremor, den wir über die Beschleunigungssensoren des Smartphones messen, zum Beispiel wann immer das Smartphone in der Hand gehalten wird, wie beim Telefonieren oder auch beim Schreiben von Nachrichten.

Bei der parkinsonschen Erkrankung wird die Sprache meist monotoner und leiser. Deshalb führen wir im Rahmen von Telefonaten auch Analysen der Sprachfrequenzen durch, ohne die Unterhaltung verstehen zu können.

Zuletzt versuchen wir auch die Stimmung der Nutzer zu erfassen, denn wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass häufig eine depressive Verstimmung bis zu einer manifesten Depression der parkinsonschen Erkrankung vorangeht. Deshalb haben wir zur Analyse von Mitteilungen eine Art Lexikon entwickelt, wodurch Wörter mit bestimmten Zahlenwerten codiert werden. Neutrale Wörter wie "Baum", "Auto" oder "Flasche" haben den Wert "null", Worte mit emotionalem Wert erhalten entweder einen positiven oder einen negativen Wert. Das ergibt dann einen Zahlencode, aus dem wir eine Veränderung der Emotionen über den zeitlichen Verlauf zu erkennen hoffen.

Wie geht das Projekt danach weiter und wie werden die gesammelten Daten darüber hinaus eingesetzt?

Klingelhöfer: In der zweiten Phase des iPrognosis-Projektes, der SDaten-Phase, "spezifische Daten", erhalten interessierte Teilnehmer aus der GDaten-Phase eine medizinische Evaluation, in der sie durch einen Neurologen auf Hinweise für die parkinsonsche Erkrankung untersucht werden. Diese SDaten-Phase hat im März 2018 begonnen.

Außerdem ergänzen wir in der SDaten-Phase das Smartphone noch durch andere "intelligente" Geräte. Mit einer Smartwatch möchten wir das Essverhalten untersuchen, da wir vermuten, dass sich die motorischen Störungen der parkinsonschen Krankheit darauf auch auswirken. Als nicht-motorisches Symptom wollen wir außerdem das Schlafverhalten nach Hinweisen auf Schlafstörungen beobachten.

Wir planen mit einem Smartbelt, also einer Art intelligenten Gürtel, welcher im Rahmen des iPrognosis-Projektes ganz neu entwickelt wurde, die Darmaktivität sowohl akustisch wie auch elektrophysiologisch aufzuzeichnen. Es ist belegt, dass der Krankheitsprozess teilweise im Magen-Darm-Trakt beginnt und über den Vagus-Nerv das Gehirn erreicht. Auch das Mikrobiom des Darms verändert sich. Wir wissen weiterhin, dass Parkinson-Patienten eine vermehrte Neigung zur Verstopfung haben und dass ihre Darmmotilität gestört ist. Ob man diese Veränderungen auch akustisch und elektrophysiologisch von außen feststellen kann, möchten wir im Rahmen des iPrognosis-Projektes wissenschaftlich untersuchen.

Die dritte und letzte Phase des iPrognosis-Projektes ist die Interventionsphase, in der wir unter anderem Standardtherapien wie Physiotherapie, Ergotherapie und Logopädie als „Spiele“ für den Computer, das Smartphone und Tablet Geräte umsetzen wollen, sodass Parkinson Patienten auf interessante und spielerische Weise diese Therapien selbstständig zu Hause durchführen können.

Müssen App-Nutzer etwas Besonderes beachten?

Klingelhöfer: Nein. Die iPrognosis-App ist kostenlos im Google Play Store verfügbar und funktioniert auf allen Android Smartphones. Die Erhebung der generellen Nutzungsdaten erfolgt automatisch, aber erst nach "Unterzeichnung" einer Einverständniserklärung wie es für wissenschaftliche Untersuchungen ein Standard ist. Somit kann man sich bei Interesse die iPrognosis App zunächst herunterladen, findet in der Teilnehmerinformation viele interessante Informationen und kann dann bei Interesse die iPrognosis-App durch Gabe der Einverständniserklärung innerhalb der App zum Messen aktivieren. Die erhobenen Daten werden verschlüsselt und ohne Identifikation des Nutzers oder des Smartphones in anonymisierter Form in eine gesicherte Cloud automatisch gesendet. Wer als Nutzer ein Feedback wünscht, kann dies in der App angeben. Wenn sich Auffälligkeiten oder Veränderungen ergeben, weist die iPrognosis-App den Nutzer darauf hin, dass er uns als medizinisches Zentrum oder einen niedergelassenen Neurologen zur medizinischen Überprüfung kontaktieren kann. Die Kontaktinformationen finden sich ebenfalls in der iPrognosis-App.

Welche Rolle spielt der Arzt in diesem Prozess?

Klingelhöfer: Der Arzt überprüft, ob in der Summe, sprich im Rahmen der Befragung des Nutzers und mittels neurologischer Untersuchung, Hinweise für eine parkinsonsche Krankheit oder eine andere Erkrankung, die zum Beispiel mit einem Tremor einhergeht, vorliegen. Wir möchten hierdurch natürlich feststellen, ob die App wirklich dieses Gesamtbild erfassen kann, beziehungsweise, ob sie eine Möglichkeit darstellt, Menschen mit Symptomen, die hinweisgebend für eine Bewegungsstörung wie die parkinsonsche Krankheit, früher in Kontakt mit einem Arzt zu bringen.

Der Vorteil der iPrognosis-App ist, dass die Verhaltensweisen der Nutzer mit dem Smartphone im alltäglichen Leben und vor allem über eine längere Zeit beobachtet werden. In der Klinik ist es häufig nur ein Schnappschuss, den wir als Neurologen sehen, wenn wir Patienten eine halbe bis eine Stunde beobachten können. Mit einem Smartphone oder einer Smartwatch lässt sich ein längeres und damit möglicherweise genaueres Bild im Alltag für die Früherkennung von Symptomen generieren. Motorisch tritt die parkinsonsche Erkrankung dann zutage, wenn bereits 70-80% der dopaminproduzierenden Zellen in der schwarzen Substanz des Gehirns untergegangen sind. Zu diesem Zeitpunkt ist die Entwicklung und der Einsatz von krankheitsprotektiven und den Krankheitsverlauf modulierenden Therapien natürlich nicht mehr oder nur wenig erfolgsversprechend. Deshalb ist es auch ein großes Ziel der wissenschaftlichen Gemeinschaft, die Diagnose der parkinsonschen Krankheit früher zu stellen. Unser iPrognosis-Projekt soll dazu beitragen, Betroffene früher zu erkennen und ihnen auch früher regelmäßige Kontrollen und medizinische Versorgung zugänglich zu machen.