Un novedoso dispositivo desarrollado por ingenieros del MIT puede detectar el Parkinson, una enfermedad neurodegenerativa que es notoriamente difícil de diagnosticar, al monitorear los patrones de respiración de una persona. A primera vista, el dispositivo parece un enrutador Wi-Fi doméstico. Pero en este caso, las apariencias engañan mucho. El dispositivo en realidad emite señales de radio que rebotan en todas las superficies circundantes, incluido el cuerpo de una persona. Una serie de algoritmos de aprendizaje automático conectados que están diseñados para imitar la forma en que el cerebro humano detecta patrones, llamados redes neuronales, observan constantemente el sueño nocturno de una persona para monitorear esencialmente la respiración sin tocar físicamente el cuerpo. Básicamente, la máquina está buscando signos de Parkinson.
Escuchando para el Parkinson
Durante los experimentos, los investigadores del MIT dirigidos por Dina Katabi demostraron que este sistema podía discernir la gravedad de la enfermedad de los pacientes de Parkinson y rastrear cómo progresaban sus síntomas con el tiempo. El Parkinson es el segundo trastorno neurológico más común, después de la enfermedad de Alzheimer. Se clasifica como un trastorno degenerativo del sistema nervioso central que afecta principalmente al sistema motor, lo que explica las sacudidas, la lentitud de los movimientos y la rigidez corporal que caracterizan al Parkinson.
Los mecanismos detrás del Parkinson aún se desconocen en gran medida, pero los científicos están investigando actualmente los efectos que la genética, los factores ambientales y el proceso natural de envejecimiento tienen sobre la muerte celular en relación con la enfermedad. Algunos científicos han propuesto que el Parkinson aparece después de que las neuronas productoras de dopamina empiezan a morir. Otra posible causa es la presencia de niveles elevados de glutamato, el neurotransmisor más abundante en nuestro cerebro y sistema nervioso central. Incluso ha habido especulaciones de que la exposición al herbicida paraquat puede estar involucrada, lo que lleva a una serie de juicios relacionados con el paraquat, pero las revisiones de los estudios publicados hasta ahora no han encontrado que el herbicida esté asociado con un mayor riesgo de Parkinson.
A pesar de los avances, no existe una cura real para el Parkinson y, para empeorar las cosas, no existe una prueba específica para la afección, lo que hace que el diagnóstico sea extremadamente difícil. Los síntomas pueden variar de persona a persona y algunos de ellos se superponen con los de otros síntomas, por lo que los diagnósticos erróneos en el caso de la enfermedad de Parkinson son bastante comunes.
El hecho de que una condición tan engorrosa pueda rastrearse de manera confiable simplemente analizando la respiración de un paciente es aún más extraordinario. De hecho, fue el Dr. James Parkinson, el cirujano británico del siglo XVIII que describió por primera vez la enfermedad, quien ya en 1817 notó una relación entre el Parkinson y la respiración. El Dr. Parkinson notó que la respiración de los pacientes cambiaba significativamente una vez que desarrollaban la enfermedad de Parkinson, lo que inspiró a Katabi y sus colegas a investigar más a fondo.
“Algunos estudios médicos han demostrado que los síntomas respiratorios se manifiestan años antes que los síntomas motores, lo que significa que los atributos respiratorios podrían ser prometedores para la evaluación de riesgos antes del diagnóstico de Parkinson”, dijo Katabi en un comunicado.
Uno de los mayores desafíos que enfrentan los médicos con el Parkinson es el hecho de que la aparición de la enfermedad puede ocurrir de 5 a 10 años antes de que aparezcan los síntomas reales. Para cuando estos síntomas se manifiestan, ya es demasiado tarde para hacer algo más que controlar los síntomas, que solo empeorarán con el tiempo.
El sistema desarrollado en el MIT, conocido como Emerald, puede monitorear de manera efectiva la progresión de un paciente con Parkinson las 24 horas del día, los 7 días de la semana a través de señales de radio que se reflejan en su cuerpo. Las ondas que rebotan en el paciente pueden revelar información precisa sobre los patrones de sueño, incluida la frecuencia cardíaca, que son interpretados por una IA desarrollada por el equipo. El modelo de IA se entrenó a través de datos recopilados durante 11 964 noches, con más de 120 000 horas de señales de respiración nocturna de 757 sujetos con Parkinson y 6914 sujetos de control.
Hay una serie de aplicaciones. Los investigadores que realizan ensayos clínicos que prueban la eficacia de nuevos medicamentos y tratamientos pueden hacerlo de manera mucho más fácil y confiable, utilizando menos participantes y durante un período de tiempo más corto. Y desde la perspectiva de la atención clínica, la monitorización remota podría resultar particularmente útil para los pacientes que viven en áreas rurales y remotas, así como para aquellos cuya condición hace que sea muy difícil salir de sus hogares.
“Tenemos información muy limitada sobre las manifestaciones de la enfermedad en su entorno natural y el dispositivo [de Katabi] le permite obtener evaluaciones objetivas del mundo real sobre cómo les va a las personas en sus hogares. La analogía que me gusta dibujar [de las evaluaciones actuales de Parkinson] es una farola en la noche, y lo que vemos desde la farola es un segmento muy pequeño… El sensor [de Katabi] completamente sin contacto nos ayuda a iluminar la oscuridad”, dijo Ray Dorsey, profesor de neurología en la Universidad de Rochester y especialista en Parkinson, coautor del artículo.
No es la primera vez que la IA demuestra su valor como herramienta de diagnóstico: desde la epilepsia hasta las enfermedades cardíacas, solo estamos comenzando a revelar el potencial de esta tecnología.
Los hallazgos aparecieron en la revista Nature Medicine.
Fuente: ZME Science.
