Bruker kunstig intelligens til å kartlegge psykisk sykdom

​Det er nettopp dette forsker og professor Lars Tjelta Westlye og hans forskerteam har brukt flere år på å finne svar på. Gjennom et sterkt faglig, internasjonalt nettverk, har de forsket på over 45 000 personer for å kartlegge hjernens alder og sammenligne den med personenes kronologiske alder. Det enorme forskningsarbeidet har hele tiden hatt ett hovedmål:

– Dersom vi kan finne ut mer om årsakene til psykisk sykdom på et tidlig tidspunkt, kan vi muligens klare å tilpasse god og individuell behandling til pasienter før de utvikler alvorlige symptomer. Kanskje det vil være barn som vil ha ekstra glede av tilrettelagte forhold allerede i barnehagen? spør Westlye.

Er schizofreni arvelig?

En av metodene Westlye og kollegaene har brukt, er å koble informasjon om hjernens alder med DNA. Da ser de om arveanlegget avslører noe om risikoen for å utvikle hjernesykdommer. Demens, multippel sklerose og schizofreni er noen av sykdommene relatert til høyere hjernealder sammenlignet med friske, frivillige forsøkspersoner.

– Det er påfallende at sykdommer vi er interessert i, hoper seg opp i familier. Dette er spesielt tydelig i tvillingstudier. Hvis en enegget tvilling har schizofreni, er det i gjennomsnitt 50 prosent sjanse for at den andre tvillingen også vil få det. Psykologiske trekk er minst like arvelige som for eksempel hvor høye vi blir, sier Westlye.

Forskerne kan sammenligne arve­ materiale med hjernebilder og se hvilke deler av arvematerialet som er relatert til økt risiko for visse psykiske lidelser. Denne typen bilde­ behandling vil gi helt ny kunnskap om hva som faktisk skader og beskytter hjernen i ulike faser av livet. De får også vite mer om hvordan genetisk risiko for sykdom påvirker hjernens utvikling gjennom barndommen og ungdomsårene.

Teknologi kan finne nåla i høystakken

Å komme fram til hvilke deler av genmaterialet som avgjør om en sykdom er arvelig, har ikke vært lett.

– Ideelt sett skulle vi funnet ett eller kanskje to gener som avgjør om en person er mer utsatt for psykisk sykdom eller ikke. Det ville gitt ekstremt gode holdepunkter for å utvikle medisiner og behandlinger til disse sykdommene. Den inter­ nasjonale forskningsfronten har imidlertid avdekket at det sann­ synligvis er flere tusen genvarianter som er involvert. Da blir alt straks svært komplisert, sier Westlye.

Det er ikke bare mange gener, men også mange ulike deler av hjernen som er involvert ved psykisk sykdom. For å kartlegge hvilke deler av hjernen dette gjelder, har Westlye og hans team brukt avansert datateknologi kunstig intelligens. På den måten kan teamet se om det finnes karakteristiske kjennetegn i hjernen som kan identifisere pasienter med for eksempel bipolar lidelse eller schizofreni.

Samarbeid blir avgjørende

Teamet jobber hardt for å skaffe nok data til å utnytte mulighetene innen kunstig intelligens på feltet. Åpen forskning og omfattende deling av data mellom forskningsgrupper er viktige drivere for forskningen. Fremtidens gjennombrudd vil komme som et resultat av det stadig tettere globale samarbeidet forskere i mellom.

– Samarbeid er helt avgjørende for vår forskning. Jeg er glad for å se at viktige og forskningstunge institusjoner som Oslo universitetssykehus, Universitetet i Oslo og Norges Forskningsråd ser betydningen av å utvikle systemer og retningslinjer for datadeling og åpen forskning. Med stadig utvikling av bedre data og teknologi er jeg ganske sikker på at vi på sikt vil oppdage karakteristiske kjennetegn hos grupper av pasienter, sier Westlye.

Når diagnosen er satt, kan det være for sent

Westlye skal nå gå i gang med flere store prosjekter på hjerneutvikling hos barn og unge. Når en pasient har utviklet alvorlige symptomer og fått en diagnose, er det for sent å stoppe utviklingen av sykdommen. Derfor er det viktig å forstå hva som foregår i hjernen før pasientene utvikler alvorlige symptomer.

Ved for eksempel schizofreni får pasientene ofte en diagnose sent i tenårene eller tidlig i tyveårene. Da viser ofte pasienthistorien at plagene har tiltatt over flere år.

– Psykisk sykdom utvikler seg mye i tiden før diagnosen settes. Hvis vi kan se på historien til disse pasientene og kartlegge hjernen på et tidligere tidspunkt, kan det være at vi finner god behandling som kan bremse eller hindre videre utvikling, forklarer Westlye.

Forskningen til Westlye og hans team kan på sikt forklare mer om hvorfor noen har økt risiko for psykiske lidelser sammenlignet med andre.

– Dersom vi kan forklare at dette ikke er den enkelte personens egen «feil», men heller belyse de mer kompliserte årsakene, kan vi kanskje bidra til å redusere både stigma og skam knyttet til disse sykdommene. Det er dessverre fremdeles noe pasientene våre må streve med, i tillegg til andre problemer, avslutter Westlye.

Fakta

• Forskningen søker kunnskap om årsakene til psykisk sykdom på et tidlig tidspunkt, slik at behandling kan tilpasses pasienter før de utvikler alvorlige symptom.Lars Tjelta Westlye leder forskningsarbeidet gjennom forsknings­ gruppen «Multimodal hjerneavbildning». Westlye er utdannet psykolog og tilknyttet Norsk senter for forskning på mentale lidelser (NORMENT). Han er professor og forskningsleder på Psykologisk institutt (Universitetet i Oslo) og forsker i Klinikk for psykisk helse og avhengighet (Oslo universitetssykehus).
• Prosjektet har vært mulig gjennom tett samarbeid med UiO sine tjenester for sensitive data (TSD): TSD kan både lagre og bearbeide store mengder sensitive data, under strenge krav til sikkerhet og personvern.
• OUS og UiO koordinerer prosjektet med flere internasjonale og nasjonale samarbeidspartnere. I Norge deltar Haukeland universitetssjukehus, St. Olavs hospital og Sunnaas, Universitetet i Bergen, NTNU og OsloMet.

Publikasjoner

• Kaufmann, T. et al. (2019) Common brain disorders are associated with heritable patterns of apparent aging of the brain. Nature Neuroscience 22, 1617–1623.
• Tønnesen, S. et. al. (2020). Brain Age Prediction Reveals Aberrant Brain White Matter in Schizophrenia and Bipolar Disorder: A Multisample Diffusion Tensor Imaging Study. Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging, Volume 5 (ISSUE 12), s. 1095­1103.
• Alnæs, D. et al. (2020) Patterns of sociocognitive stratification and perinatal risk in the child brain. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 117 (22) 12419­12427. Publisert online 14. mai 2020.