AI có thể hỗ trợ phát hiện sớm Alzheimer qua sóng não khi ngủ?

Khi chúng ta ngủ, não vẫn âm thầm làm nhiều việc: sắp xếp thông tin, phục hồi hoạt động thần kinh và dọn dẹp các chất thải chuyển hóa, trong đó có beta-amyloid, một loại protein thường được nhắc đến trong bệnh Alzheimer.

Chính vì vậy, một nhóm nghiên cứu tại Tây Ban Nha chọn một hướng quan sát khá đặc biệt. Họ tìm dấu hiệu Alzheimer từ hoạt động của não khi ngủ, trước khi trí nhớ suy giảm trở nên rõ ràng.

Nhóm nghiên cứu từ Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) và Bệnh viện Đại học Severo Ochoa ở Leganés đã phát triển một phương pháp dùng trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích hoạt động điện của não trong lúc ngủ. Công trình được công bố trên tạp chí GeroScience.

Điểm đáng chú ý là phương pháp này có thể nhận diện một số thay đổi thần kinh sớm theo cách không xâm lấn, đồng thời phân loại người bệnh Alzheimer thành ba nhóm sinh học khác nhau.

Vì sao phát hiện sớm Alzheimer lại quan trọng?

Alzheimer là bệnh thoái hóa thần kinh tiến triển. Điều khiến căn bệnh này khó xử lý là các triệu chứng dễ nhận ra, như hay quên hoặc suy giảm nhận thức, thường xuất hiện khá muộn.

Trên thực tế, các quá trình bệnh lý trong não có thể đã bắt đầu từ 10 - 20 năm trước khi triệu chứng lâm sàng rõ ràng hơn.

Trong khi đó, một số thuốc hiện nay chỉ có hiệu quả tốt hơn nếu được dùng ở giai đoạn sớm. Vì vậy, việc tìm cách phát hiện Alzheimer trước khi bệnh biểu hiện rõ là một hướng rất được quan tâm.

Hiện tại, xét nghiệm máu tìm protein p-tau217 đang bắt đầu được đưa vào thực hành ở một số bệnh viện tại Tây Ban Nha. Tuy nhiên, khả năng tiếp cận xét nghiệm này vẫn chưa đồng đều trong toàn hệ thống y tế.

Nhiều trường hợp vẫn cần đến các kỹ thuật chuyên sâu hơn, như chụp PET hoặc chọc dò thắt lưng để phân tích dịch não tủy. Đây là những phương pháp có thể tốn kém hơn, xâm lấn hơn hoặc thường được thực hiện khi triệu chứng đã rõ.

Khi giấc ngủ trở thành 'cửa sổ' để quan sát não bộ

Giấc ngủ có mối liên hệ hai chiều với Alzheimer. Một mặt, Alzheimer có thể làm thay đổi cấu trúc giấc ngủ. Mặt khác, rối loạn giấc ngủ cũng có thể thúc đẩy những cơ chế khiến bệnh tiến triển nhanh hơn.

Arrate Muñoz-Barrutia, giáo sư tại Khoa Khoa học Thần kinh và Khoa học Y sinh của UC3M, ví việc ghi lại hoạt động điện của não trong lúc ngủ như mở ra một "cửa sổ" để quan sát các quá trình sinh học đang diễn ra.

Theo thời gian, những quá trình này có thể liên quan đến tình trạng hay quên và các triệu chứng đặc trưng của Alzheimer.

Tiến sĩ Anna Michela Gaeta, chuyên gia hô hấp tại Bệnh viện Đại học Severo Ochoa, cho biết nhóm nghiên cứu hướng đến một công cụ hỗ trợ chẩn đoán sớm Alzheimer theo hướng không xâm lấn, chi phí hợp lý và có thể mở rộng cho nhiều người hơn.

AI đọc được gì từ sóng não khi ngủ?

Trong nghiên cứu này, nhóm thực hiện phân tích một bộ dữ liệu khá đặc biệt.

Dữ liệu gồm bản ghi hoạt động điện của não trong lúc ngủ, hay còn gọi là đa ký giấc ngủ, kết hợp với thông tin về protein trong dịch não tủy của người tham gia.

Nghiên cứu bao gồm 42 người bệnh Alzheimer mức độ nhẹ đến trung bình và 58 người không có suy giảm nhận thức.

Các tín hiệu não được ghi lại bằng những điện cực đặt trên da đầu trong suốt đêm. Sau đó, AI được dùng để phân tích hoạt động điện này và tìm những thay đổi có thể liên quan đến sự tích tụ protein trong não.

Lorena Gallego Viñarás, một trong các tác giả nghiên cứu tại UC3M, nhấn mạnh rằng AI không nhằm thay thế các xét nghiệm y khoa. Vai trò của công nghệ này là hỗ trợ chẩn đoán sớm, bằng cách đọc dữ liệu chi tiết hơn và giúp bác sĩ có thêm thông tin để phát hiện bệnh sớm hơn.

Không chỉ phát hiện Alzheimer, AI còn phân nhóm người bệnh

Công nghệ AI trong nghiên cứu đã phân biệt được người không có suy giảm nhận thức và người mắc Alzheimer với độ chính xác cao.

Khi đối chiếu dữ liệu sóng não với các dấu ấn sinh học trong dịch não tủy, như beta-amyloid Aβ42, p-tau181, tau toàn phần và chuỗi nhẹ neurofilament NfL, thuật toán còn xác định được ba nhóm nhỏ khác nhau trong nhóm người bệnh Alzheimer.

Ba nhóm này có mức độ dấu ấn sinh học khác nhau theo từng cấp độ.

Nói đơn giản, Alzheimer có thể không biểu hiện giống hệt nhau ở mọi người ngay từ giai đoạn sớm. Mỗi nhóm người bệnh có thể mang một "chữ ký sinh học" riêng, và điều này có thể quan trọng cho việc theo dõi, điều trị hoặc cá nhân hóa chăm sóc trong tương lai.

Tiềm năng ứng dụng trong tương lai

Trong tương lai, các công cụ phân tích giấc ngủ ban đêm có thể bổ sung cho xét nghiệm máu, chẳng hạn xét nghiệm p-tau217.

Nếu được phát triển thêm, hướng tiếp cận này có thể mở ra một cách sàng lọc Alzheimer tiết kiệm hơn, ít xâm lấn hơn và thậm chí có khả năng thực hiện tại nhà. Người bệnh vừa được theo dõi các dấu hiệu nguy cơ sớm, vừa có thể phát hiện và điều trị các rối loạn giấc ngủ đi kèm.

Dù vậy, đây vẫn là hướng nghiên cứu cần được kiểm chứng thêm trước khi trở thành công cụ phổ biến trong thực hành lâm sàng.

Tiến sĩ Gaeta cho rằng một bài học quan trọng từ nghiên cứu này là tương lai của lĩnh vực Alzheimer sẽ cần sự kết hợp giữa nhiều chuyên ngành, như thần kinh học, hô hấp học và kỹ thuật.

Điều này đặc biệt cần thiết khi các thuốc mới đang được phát triển hiện chỉ có thể tác động hiệu quả ở giai đoạn sớm của bệnh.

(Nguồn: Medical Xpress)