Imaginez un dispositif domestique portable et élégant qui ressemble à un bandana ou à une casquette, incrusté de minuscules électrodes. Placés sur la tête, ces capteurs détectent la activité subtile des ondes cérébrales et se comportent comme une montre intelligente qui détecte le pouls, un tensiomètre ou un pulsomètre.
Mais cet outil ne vérifie pas vos battements. Grâce à des algorithmes avancés d'intelligence artificielle qui analysent les données en temps réel, un dispositif de ce type pourrait détecter des signes d'Alzheimer des années avant que les symptômes se manifestent. Ce type de moniteur n'est pas encore disponible, mais l'IA pourrait le rendre possible.
« La lecture pourrait être aussi simple qu'un système de feux de signalisation : vert pour l'activité saine, jaune pour quelque chose à surveiller et rouge lorsque vient le moment de consulter un professionnel de la santé », explique David T. Jones, directeur du Programme d'IA en Neurologie à la Clinique Mayo. « On pourrait surveiller la santé du cerveau de la même manière que l'on surveille maintenant la fréquence cardiaque et la pression artérielle. Nous n'en sommes pas encore là, mais c'est l'avenir ».
Il pourrait s'écouler une décennie ou plus avant que cette technologie soit largement utilisée, mais la science « avance rapidement », affirme Jones.
La recherche de la Mayo sur les ondes cérébrales n'est qu'une des façons dont les scientifiques cherchent à tirer parti du pouvoir de l'intelligence artificielle pour détecter des indicateurs précoces de déclin cognitif.
Les scientifiques utilisent l'IA pour étudier les biomarqueurs sanguins, dont certains sont liés à la maladie d'Alzheimer. Et l'IA les aide à rechercher des données qui pourraient relier la démence à des maladies chroniques, comme l'inflammation, certains problèmes de vision, l'hypercholestérolémie, l'hypertension, le diabète et l'ostéoporose.
L'IA rend ces efforts possibles car elle peut analyser d'énormes quantités de données compliquées provenant des dossiers médicaux électroniques des patients avec une grande rapidité et, souvent, avec la capacité de détecter des nuances imperceptibles pour les humains.
« Nous voulons trouver des moyens de détecter la démence le plus tôt possible », affirme Jennie Larkin, directrice adjointe de la Division de Neurosciences de l'Institut National sur le Vieillissement. « L'IA aide surtout à comprendre et gérer de grands volumes de données trop vastes ou complexes pour les analyses traditionnelles. Son potentiel est d'être un assistant incroyable pour nous aider à comprendre des données médicales riches et identifier des possibilités que nous ne pourrions jamais sans aide. »
L'IA est déjà utilisée dans d'autres domaines des soins de santé, comme les mammographies de dépistage, et les chercheurs sont enthousiastes quant à ses contributions potentielles à la santé cérébrale. « L'IA devrait accélérer notre capacité à prédire une augmentation du risque de maladies chroniques », déclare Judy Potashkin, professeur et responsable de la discipline de pharmacologie cellulaire et moléculaire au Centre des Maladies Neurodégénératives et Thérapeutique de la Faculté de Médecine de Chicago.
Selon les Centres pour le Contrôle et la Prévention des Maladies, la maladie d'Alzheimer est la forme la plus courante de démence et il est estimé qu'en 2020, elle touchera 5,8 millions d'Américains âgés de plus de 65 ans. Ce chiffre devrait presque tripler pour atteindre 14 millions d'ici 2060. La maladie se caractérise par une perte progressive de mémoire, des changements de personnalité et, en fin de compte, l'incapacité à réaliser des tâches quotidiennes, comme se doucher, s'habiller ou payer des factures.
Certaines personnes sont nerveuses face à l'utilisation croissante de l'IA, de peur qu'elle ne remplace le travail des humains. Mais les experts insistent sur le fait qu'elle ne fera que l'améliorer. « L'IA est très puissante et a d'énormes bases de données dans lesquelles chercher, et elle peut le faire à une vitesse incroyable », déclare Arthur Caplan, professeur de bioéthique à la NYU Langone Health. « Les humains se fatiguent. L'IA ne se fatigue pas ».
L'IA a également le potentiel de combler le gap de connaissances entre les cliniciens expérimentés et les fournisseurs moins expérimentés. Par exemple, l'IA pourrait reconnaître des signes subtils, comme des changements dans la voix d'un patient, qui pourraient aider à diagnostiquer des troubles neurologiques comme la maladie de Parkinson, l' ou la sclérose latérale amyotrophique (SLA). « Une grande partie de ce que font les experts consiste à reconnaître des motifs à partir de l'entraînement et de l'expérience, quelque chose que l'IA peut aider à reproduire pour les non-experts », déclare Jones.
Dans la recherche sur les ondes cérébrales qui, selon Jones, pourrait donner lieu à des moniteurs domestiques, les scientifiques du Mayo ont utilisé l'IA pour scanner des électroencéphalogrammes (EEG) à la recherche de motifs anormaux caractéristiques de patients présentant des problèmes cognitifs comme la maladie d'Alzheimer.
Ils ont étudié les données de plus de 11 000 patients ayant subi des électroencéphalogrammes à la Clinique Mayo et identifié des différences spécifiques, comme des changements dans les ondes cérébrales de la partie antérieure et postérieure du cerveau.
« Les humains ne peuvent pas les voir, mais les machines oui », affirme Jones. L'espoir est qu'un jour les médecins puissent utiliser l'IA pour détecter ces motifs avant que les problèmes de mémoire ne se manifestent.
Une équipe de l' a utilisé l'IA et l'imagerie par résonance magnétique (IRM) pour développer un algorithme de détection de l'Alzheimer. Ils ont entraîné le modèle en utilisant près de 38 000 images cérébrales de 2 300 patients atteints d'Alzheimer et environ 8 400 qui ne souffraient pas de la maladie.
Ils ont ensuite testé le modèle sur cinq ensembles de données d'imagerie pour voir s'il pouvait identifier l'Alzheimer avec précision. Selon Matthew Leming, chercheur en radiologie au Centro de Biología de Sistemas et l'un des auteurs de l'étude, la précision était de 90,2 %.
Un problème lors de l'interprétation des données d'imagerie par résonance magnétique pour de futures recherches est que « les gens ne se rendent généralement pas faire des IRM que s'ils présentent des symptômes d'autre chose », ce qui pourrait compliquer les résultats. « Si une personne se rend à l'hôpital pour une IRM, ce n'est généralement pas parce qu'elle est en bonne santé », a-t-elle déclaré.
À l'Université de Californie à San Francisco, les chercheurs ont utilisé l'IA pour concevoir un algorithme qui déterminerait si le fait d'avoir certaines affections pouvait prédire qui pourrait développer la maladie à l'avenir. Il s'agissait de l'hypertension, de l'hypercholestérolémie et de la carence en vitamine D chez les hommes et les femmes, de dysfonction érectile et de prostate agrandie chez les hommes, et de l'ostéoporose chez les femmes.
Ils ont conçu le modèle en utilisant une base de données cliniques de plus de 5 millions de personnes avec et sans Alzheimer. Dans un autre groupe de patients sans Alzheimer, l'algorithme a prédit avec une précision de 72 % qui finirait par recevoir un diagnostic d'Alzheimer dans un délai de sept ans.
Selon Alice Tang, l'une des auteures de l'étude, la recherche présente la prometteuse possibilité que la prévention et le traitement de ces affections puissent aider à protéger contre une éventuelle démence.
Le lien entre ces affections et l'Alzheimer « était plus élevé que chez les personnes n'ayant aucun de ces autres problèmes de santé », a déclaré Tang, bioingénieur et étudiant en Médecine. Cependant, il est important de rappeler que « toutes les personnes atteintes de l'Alzheimer n'ont pas ces affections, et toutes celles qui les ont ne développeront pas l'Alzheimer. C'est juste un signal d'alarme ». Un outil prédictif qui nécessite plus d'étude.
Certaines experts appellent à la prudence, soulignant qu'une grande partie du travail avec l'IA est encore préliminaire. « Nous n'avons pas nécessairement suffisamment de données pour voir si l'un de ces outils a été validé pour prédire le risque pour quelqu'un », a déclaré Rebecca Edelmayer, vice-présidente de l' de l'Association d'Alzheimer.
Actuellement, l'Alzheimer et d'autres formes de démence sont souvent diagnostiqués lorsque les symptômes apparaissent. Il existe plusieurs médicaments qui peuvent ralentir la progression, bien qu'ils ne fonctionnent pas pour tout le monde et que leur efficacité puisse diminuer avec le temps. Le potentiel de l'IA pour permettre un dépistage précoce soulève beaucoup des mêmes questions qui ont freiné l'utilisation précoce des tests génétiques.
« En général, l'IA dans ce cas est quelque chose de bien », a déclaré Caplan. « Mais cela comporte un grand ‘mais’ », notamment la possibilité de discriminations dans le domaine des assurances santé et des employeurs, a-t-il dit. Mais les questions les plus importantes, a-t-il ajouté, sont : Les gens voudront-ils le savoir ? Et si oui, que feront-ils de cette information ?
« Pour être honnête, je ne ferais rien », a déclaré Joel Shurkin, un écrivain scientifique à la retraite de Baltimore dont la femme, la biorésistante marine Carol Howard, a souffert d'Alzheimer à début précoce et est décédée en 2019 à 70 ans. « À part quelques médicaments, il n'y a rien à faire », a-t-il déclaré.
Kathleen, 76 ans, résidant à Bethesda, Maryland (utilisant uniquement son prénom pour protéger sa vie privée), a perdu son mari de 82 ans en avril à cause de complications liées à l'Alzheimer. Sa mère et sa sœur aînée étaient également décédées de la maladie, donc le couple n’a pas été surpris lorsque l'on a diagnostiqué la maladie chez lui à la mi-70 ans.
« Nous vivions déjà avec le risque et avions déjà nos affaires en ordre », déclare-t-elle. Le savoir à l'avance « annonce une mort longue et lente, avec des conséquences psychologiques et économiques dévastatrices », affirme-t-elle.
L'une de ses filles, qui a maintenant 40 ans, s'est inscrite à une recherche pour surveiller la santé de son cerveau dans l'espoir de le détecter à temps. Kathleen pense qu'à terme, la recherche sur l'IA entraînera un changement radical dans le dépistage précoce et le traitement. « Je pense que ce sera miraculeux », dit-elle.
Caplan affirme qu'apprendre que la démence est à venir à l'avenir a certains avantages. « Vous pouvez planifier votre vie », dit-il. « Prenez ces vacances l'année prochaine plutôt que d'attendre. Mettez vos affaires en ordre. Discutez-en pour que tout le monde soit préparé, ce qui est de grande valeur pour les autres ».
Larkin, du NIA, a souligné que découvrir la maladie plus tôt « peut offrir des opportunités pour de nouveaux traitements », a-t-elle déclaré. « Il est très encourageant tout ce que nous apprenons », a-t-elle ajouté.
Caplan est d'accord. « Quand on ne peut plus parler ni marcher, il est très difficile de réparer le cerveau », a-t-il dit. « Le dépistage précoce augmente l'espoir de pouvoir tester de nouvelles interventions avant que les dommages ne se produisent. Je ne dis pas que cela va arriver, mais le potentiel de l'IA ouvre sans aucun doute la porte. »
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