Czy „cyfrowy bliźniak mózgu” przewidzi problemy psychiczne?

Technologia, która już pomaga inżynierom przewidywać awarie samolotów i optymalizować fabryki, wkracza do medycyny. Naukowcy pracują nad „cyfrowymi bliźniakami” ludzkiego mózgu – wirtualnymi kopiami, które dzięki sztucznej inteligencji mogą monitorować zdrowie psychiczne, przewidywać pogorszenie pamięci i proponować spersonalizowane ćwiczenia, zanim pojawią się pierwsze objawy choroby

Kiedy słyszymy słowo bliźnięta, myślimy zwykle o dwóch identycznych osobach, które dzielą wygląd, a czasem także zachowania czy nawyki. W świecie technologii ten termin ma jednak inne znaczenie. Oznacza coś zarówno rewolucyjnego, jak i wciąż słabo zbadanego – cyfrowe bliźniaki (digital twins).

Cyfrowy bliźniak to wirtualna replika rzeczywistego systemu – dynamiczny model, który dzięki danym w czasie rzeczywistym odzwierciedla zachowanie swojego pierwowzoru. To jak inteligentne lustro, które nie tylko pokazuje aktualny stan obiektu, lecz także uczy się z każdego jego ruchu, by przewidywać kolejne.

Technologia ta znajduje zastosowanie w przemyśle: pozwala przewidywać usterki samolotów, optymalizować fabryki czy projektować samochody uczące się na podstawie danych od tysięcy kierowców. Coraz częściej wykorzystywana jest również w rolnictwie do prognozowania skutków zmian klimatycznych dla plonów.

Cyfrowe bliźniaki w medycynie

W medycynie cyfrowe bliźniaki mogą oznaczać rewolucję. Powstają już np. modele serca, które z niezwykłą dokładnością symulują jego pracę. Dzięki nim lekarze mogą przewidzieć, jak konkretny pacjent zareaguje na arytmię lub leczenie.

Połączenie modelowania wirtualnego z danymi klinicznymi otwiera drogę do bardziej predykcyjnej, spersonalizowanej i bezpiecznej medycyny, w której decyzje terapeutyczne opierają się nie tylko na doświadczeniu lekarza, lecz także na symulacjach zachowań cyfrowego odpowiednika pacjenta.

A co, jeśli ten pomysł zastosować do ludzkiego mózgu?

Zdrowie psychiczne i poznawcze to filary ludzkiego dobrostanu, ale i obszary wyjątkowo kruche. Starzenie się, depresja, lęk czy choroby neurodegeneracyjne wciąż stanowią ogromne wyzwanie dla współczesnej medycyny.

Tu właśnie pojawia się nadzieja, jaką daje sztuczna inteligencja. Dzięki zdolności do analizy i integrowania ogromnych zbiorów danych może ona pomóc w szybszym wykrywaniu chorób, lepszym doborze pacjentów do badań klinicznych, a nawet w symulowaniu rozwoju zaburzeń u konkretnej osoby. Umożliwia to opracowanie indywidualnych interwencji i przyspiesza rozwój skuteczniejszych terapii.

Zespół naukowców z Duke University, Columbia University, Uniwersytetu Nebrija i firmy CogniFit opracował właśnie nowy sposób podejścia do zdrowia psychicznego i poznawczego – za pomocą tzw. cyfrowych bliźniaków poznawczych (cognitive digital twins).

To wirtualne modele, które łączą dane o pracy mózgu, zachowaniu, codziennych nawykach i reakcjach emocjonalnych. Dzięki sztucznej inteligencji potrafią się one uczyć i aktualizować przy każdej nowej interakcji.

W przyszłości każdy człowiek mógłby mieć swojego własnego „cyfrowego bliźniaka mózgu” – system zdolny przewidzieć, jak z czasem będą zmieniać się pamięć czy koncentracja, i zaproponować odpowiednie ćwiczenia zanim pojawią się poważniejsze problemy.

Wykorzystać to, co już mamy

Kluczem ma być wykorzystanie urządzeń, które już posiadamy – zegarków, opasek fitness, czujników snu czy monitorów aktywności. Dane o rytmie serca, jakości snu, poziomie stresu i aktywności fizycznej mogłyby zasilać „cyfrowego bliźniaka”, który na bieżąco analizuje nasz stan i dostosowuje zalecenia dotyczące treningu mózgu lub relaksu.

Rola sztucznej inteligencji przypominałaby tu dyrygenta orkiestry – koordynowałaby napływające informacje i łączyła je w system, który nie tylko reaguje, ale też przewiduje nasze potrzeby.

Dotychczasowe programy „treningu mózgu” często sprowadzały się do prostych gier logicznych o ograniczonej skuteczności. Cyfrowe bliźniaki poznawcze to coś  więcej – środowisko, które dostosowuje się do użytkownika w czasie rzeczywistym, działa pod nadzorem specjalistów i opiera się na dowodach naukowych.

To zmiana paradygmatu – odejście od jednego uniwersalnego modelu na rzecz spersonalizowanej i prewencyjnej medycyny.

Zagrożenia i nadzieje

Oczywiście pojawią się wyzwania. Należy zagwarantować prywatność danych, przejrzystość decyzji algorytmów i etyczne zasady działania. Trzeba też pamiętać o wykluczeniu cyfrowym, które może utrudnić dostęp do takich rozwiązań osobom starszym czy mniej zamożnym.

Mimo to potencjalne korzyści są ogromne. Niedawna metaanaliza wykazała, że wykorzystanie technologii może pomagać w zapobieganiu i opóźnianiu zarówno naturalnego, jak i patologicznego spadku funkcji poznawczych.

Cyfrowe bliźniaki mają szansę stać się jedną z największych rewolucji w medycynie i naukach o poznaniu XXI w. Kilkadziesiąt lat temu pomysł, by każdy nosił w kieszeni komputer, wydawał się fantastyką naukową – dziś jest codziennością. Za kilka lat równie naturalne może być posiadanie własnego cyfrowego bliźniaka mózgu, który będzie towarzyszył nam na co dzień, monitorował zdrowie i pomagał dbać o równowagę psychiczną.

W końcu – kto lepiej niż nasz własny cyfrowy sobowtór mógłby pomóc nam zrozumieć, przewidzieć i chronić samych siebie?

Autor:
Jon Andoni Duñabeitia – dyrektor Centrum Badań nad Poznaniem (CINC) i Międzynarodowej Katedry Zdrowia Poznawczego (ICCH) na Uniwersytecie Nebrija

Artykuł ukazał się pierwotnie w serwisie The Conversation.

• Nauki medyczne