מחקר פורץ דרך חושף תובנות חדשות לגבי תסמיני הפרעה נוירודגנרטיבית

במחקר שפורסם לאחרונה ב-Nature Medicine, חוקרים פיתחו שיטה לאיסוף ושילוב מהיר של נתוני אבחנות קליניות (CD) ונוירופתולוגיות (ND) על ידי בחינת סיכומי רשומות רפואיות מתורמים בבנק המוח של הולנד (NBB) כדי לזהות מסלולי מחלה.

לימוד: זיהוי מסלולי מחלה קליניים בהפרעות נוירודגנרטיביות עם עיבוד שפה טבעית. קרדיט תמונה: נטלי _ Mis/Shutterstock.com

רקע כללי

הפרעות ניווניות של עצבים, כגון מחלת אלצהיימר (AD), מחלת פרקינסון (PD) ודמנציה עם גופי לואי, הן בעיה בריאותית עולמית בשל מגוון התסמינים הקליניים והמחלות הנלוות המסובכות שלהן.

המחקר הנוכחי מתקשה להשיג נתונים קליניים מלאים, מה שמגביל עיצובים סטטיסטיים. נדרשות אסטרטגיות חדשניות מונעות נתונים המשתמשות בקבוצות נתיחה גדולות כדי לשפר את האבחנה.

בנקים במוח נותנים מידע חיוני על מחלות ניווניות, אך חסרונות כמו נתונים קליניים מוגבלים ותכנוני בקרת מקרה בינאריים מונעים את ההתפתחות.

לגבי המחקר

במחקר הנוכחי, החוקרים יצרו צינור ממוחשב לתרגום סיכומי רשומות רפואיות מתורמי בנק המוח בהולנד (NBB) למסלולי מחלה קלינית, שכללו 84 תסמינים וסימנים נוירו-פסיכיאטריים המוכרים באמצעות עיבוד שפה טבעית.

הם סרקו קבצים של תורמי NBB, הגדירו וחזו מאפיינים קליניים בהיסטוריה המתועדת, תרגמו תסמינים וסימנים חזויים למסלולי מחלה קלינית, ויישמו אותם לניתוח במורד הזרם.

החוקרים פיתחו מערכת סיווג קלינית חוצת-הפרעות, הכוללת 90 תסמינים וסימנים נוירו-פסיכיאטריים הקשורים למחלות מוח ולרווחה כללית. סקורר אחד העריך 18,917 ביטויים מקבוצה שנבחרה באקראי של 293 תורמים כדי לבנות מערך נתונים לחידוד, אימות ובדיקה של מודלים שונים של עיבוד שפה טבעית (NLP).

החוקרים ביצעו אופטימיזציה של חמישה עיצובי מודל (תמיכה במכונה וקטורית (SVM), שקית מילים (BOW), T5, PubMedBERT ו-Bio_ClinicalBERT) ובחרו את הטוב ביותר בהתבסס על מיקרו-דיוק.

הצוות פיתח את מסלולי המחלה הקלינית, כולל מספר תסמינים וסימנים נוירו-פסיכיאטריים, משך זמן ותורמים רבים יותר ממה שפורסמו בעבר. לאחר מכן הם הריצו הערכת העשרה כדי לחקור אם המאפיינים הקליניים המשוערים היו נפוצים יותר בכל מחלה מהצפוי.

כדי להעריך את הדיוק האבחוני של קבוצת נתיחה מוחית זו, החוקרים ניקו והתאימו את תיאורי התקליטורים לאונטולוגיה של המחלה האנושית והשוו את תוויות האבחון הקליניות שנוצרו לאבחנות הנוירו-דגנרטיביות.

החוקרים שילבו אלגוריתמים של למידת מכונה בפרקטיקות הבריאות כדי לחזות באופן עקבי אבחנות נוירופתולוגיות ממסלולי מחלה קלינית.

הם כללו 3,042 תורמים שסיפקו 199,901 מילים של נתוני היסטוריה קלינית ואובחנו עם מחלות מוח שונות המאופיינות מבחינה נוירופתולוגית.

הצוות בחר בסימפטומים וסימנים על סמך חשיבותם הרפואית-מדעית, קיומם בהיסטוריה הקלינית ובהירות ההגדרה.

הצוות השתמש ביחידה חוזרת מגודרת (GRU-D) כדי להעריך את הדיוק של חיזוי ND ממסלולי מחלה קלינית, תוך שימת דגש על הגנוטיפ אפוליפופרוטאין E4 הקשור ל-AD מוקדם ולניוון נוירו-עצבי חמור.

הצוות השתמש במסלולי מחלה קלינית כדי לבצע פרופיל זמני של סימנים ותסמינים נוירו-פסיכיאטריים ספציפיים על פני הפרעות שונות.

הם גם ביצעו ניתוח הישרדות כדי לקבוע אם היו הבדלים בשיעור ההישרדות הכולל לאחר התצפית הראשונה של סימן או סימפטום בין תורמים עם אבחנות נוירופתולוגיות שונות.

תוצאות

החוקרים זיהו אינדיקציות ותסמינים הנבדלים בין מחלות שלעתים קרובות מאובחנים בטעות לבין תת-קבוצות קליניות של הפרעות מוחיות מגוונות, מה שמצביע על כך שתתי מבנים נוירונים מושפעים בצורה שונה.

ההסכם הבין-מערער לאמינות המודל היה גבוה, עם 269 סימנים ותסמינים שהועשרו במידה ניכרת באבחנות מסוימות, 148 מהם הוגדרו מראש כבעלי ערך אבחנתי.

כל המאפיינים הנוירו-פסיכיאטריים הראו העשרה משמעותית במצב מוח אחד או יותר, מה שמצביע על כך שהם קשורים לתת-קטגוריה של מחלות.

כפי שצפוי, דמנציה ופגיעה בזיכרון היו נפוצים הרבה יותר בדמנציות כגון AD, דמנציה פרונטו-טמפורלית (FTD), דמנציה וסקולרית (VD), דמנציה עם גופי Lewy (DLB), והפרעות התפתחות מתפשטות (PDDs), ממצא שלא נצפה ב מחלת פרקינסון ללא דמנציה.

כמו כן, טרשת נפוצה (MS) הדגימה העשרה משמעותית לפגיעה בניידות, חולשת שרירים ועייפות, בהתאם למחלה המתישה של מערכת העצבים המרכזית.

שיתוק על-גרעיני מתקדם (PSP), ניוון מערכתי מרובה (MSA), PD, MS, PDD ו-ATAXIA הראו העשרה מוגברת להפחתת ניידות.

לעומת זאת, MND, VD, PSP, MS ו-MSA הראו העשרה גבוהה יותר עבור חולשת שרירים, מה שמצביע על כך שהגישה עשויה לזהות קבוצה ברורה של תסמינים ספציפיים למחלה.

החוקרים מצאו אינדיקציות ותסמינים ספציפיים מוגברים בתתי סוגים ספציפיים של דמנציה, כגון פרנויה והתנהגות חזיתית במחלת אלצהיימר ובעיות שמיעה וחולשת שרירים בדמנציה כלי דם.

84 אחוז מתורמי מחלת האלצהיימר שזוהו נוירופתולוגית ו-83% מתורמי FTD שהוגדרו נוירופתולוגית אובחנו קלינית עם מחלת אלצהיימר או דמנציה פרונטו-טמפורלית, בהתאמה.

MSA אובחן קלינית בדרך כלל כמחלת פרקינסון, בעוד שדימנציה וסקולרית ו-PSP סווגו קלינית כמספר מצבים שונים, מה שמצביע על כך שתורמי מוח של NBB מקבלים לעתים קרובות אבחנה שגויה.

סיכום

ממצאי המחקר הדגישו את השימוש ב-NLP כדי לזהות את המסלולים הקליניים של מחלות נוירודגנרטיביות. הממצאים מצביעים על כך שלמחלות מוח רבות יש תסמינים חופפים במידה רבה, מה שעלול להצביע על תשתיות עצביות מופרעות.

הממצאים יכולים לעזור לאפידמיולוגים, ביולוגים מולקולריים וחוקרים חישוביים לחקור את הסימפטומים הקליניים של הפרעות ניווניות עצביות ולבנות מודלים לחיזוי כדי לזהות תת-קבוצות קליניות מונעות נתונים עבור מחלות כמו דמנציה, מחלת פרקינסון וטרשת נפוצה.