Maschinelles Lernen optimiert Ernährung zur Demenzprävention

LONDON (IT BOLTWISE) – In einer Welt, in der die Zahl der Demenzfälle stetig zunimmt, suchen Wissenschaftler nach neuen Wegen, um dieser Herausforderung zu begegnen. Eine vielversprechende Entwicklung kommt aus China, wo Forscher mithilfe von maschinellem Lernen eine optimierte Ernährungsstrategie entwickelt haben, die das Risiko von Demenz reduzieren könnte.

Demenz ist ein Sammelbegriff für verschiedene neurologische Erkrankungen, die durch einen fortschreitenden Gedächtnisverlust und einen Rückgang der geistigen Fähigkeiten gekennzeichnet sind. Weltweit leben schätzungsweise über 55 Millionen Menschen mit Demenz, und diese Zahl könnte in den kommenden Jahrzehnten weiter steigen. Da die wirksamen Behandlungsmöglichkeiten begrenzt sind, konzentrieren sich medizinische Forscher und Neurowissenschaftler darauf, Faktoren zu identifizieren, die mit dem Auftreten von Demenz in Verbindung stehen, um präventive Maßnahmen zu entwickeln.

Forscher der Fudan University und der Zhejiang University School of Medicine haben kürzlich versucht, mithilfe von maschinellem Lernen eine effektivere Ernährungsintervention zu entwickeln, die das Risiko, im späteren Leben an Demenz zu erkranken, verringern könnte. Die neu entwickelte Intervention, genannt MODERN (Machine-learning-assisted Optimizing Dietary intERvention against demeNtia risk), wurde in einem Artikel in Nature Human Behavior vorgestellt.

Prof. Jintai Yu, der korrespondierende Autor des Artikels, erklärte, dass die Studie durch den dringenden Bedarf an wirksamen Demenzpräventionsstrategien motiviert wurde, insbesondere angesichts der begrenzten Behandlungsmöglichkeiten. Während Ernährungsumstellungen einen zugänglichen und modifizierbaren Risikofaktor darstellen, haben bestehende Ernährungsinterventionen in randomisierten kontrollierten Studien oft keine signifikanten Vorteile gezeigt. Das Hauptziel war es, eine neuartige, datengetriebene Ernährungsintervention zu entwickeln, die speziell darauf ausgelegt ist, das Demenzrisiko zu reduzieren, indem große Kohortendaten mit fortschrittlichen maschinellen Lerntechniken kombiniert werden.

Unter Verwendung von maschinellem Lernen und Daten aus der großen biomedizinischen Datenbank UK Biobank versuchten Prof. Yu und seine Kollegen, optimale Nahrungsmittelkombinationen zu identifizieren, die mit einem reduzierten Demenzrisiko und einer verbesserten Gehirngesundheit in Verbindung stehen könnten. Die Forscher verwendeten speziell eine maschinelle Lerntechnik namens LightGBM, die auf Ernährungs- und gesundheitsbezogenen Daten von 185.012 Personen im Vereinigten Königreich trainiert wurde.

Unter den getesteten Algorithmen, darunter XGBoost und Random Forest, zeigte LightGBM die beste Leistung und erreichte die höchste Fläche unter der ROC-Kurve (AUC). Durch die Analyse der prädiktiven Bedeutung verschiedener Lebensmittelgruppen identifizierte das Modell wichtige Ernährungsfaktoren, die mit dem Demenzrisiko in Verbindung stehen. Diese Erkenntnisse wurden dann in ein praktisches Ernährungspunktsystem (MODERN) übersetzt, das eine moderate Aufnahme von gehirngesunden Lebensmitteln (z. B. Blattgemüse, Beeren) und die Einschränkung schädlicher Produkte wie gesüßter Getränke betont.

MODERN, eine neue Ernährungsintervention, die von Prof. Yu und seinen Kollegen mithilfe von maschinellem Lernen entwickelt wurde, war stärker mit einem geringeren Risiko für die Entwicklung von Demenz verbunden als andere Ernährungsweisen, die zuvor mit einer verbesserten Gehirngesundheit in Verbindung gebracht wurden. Insbesondere wurde festgestellt, dass es stärkere Schutzeffekte als MIND (Mediterranean Intervention for Neurodegenerative Delay), ein etabliertes Ernährungsprogramm zur Prävention von Neurodegeneration, aufweist.

In drei unabhängigen externen Validierungskohorten zeigten Teilnehmer in der höchsten MODERN-Diätpunktgruppe ein um 36 % geringeres Demenzrisiko als diejenigen in der niedrigsten Gruppe. Mechanistische Analysen zeigten plausible neuroprotektive Wege, darunter eine verbesserte strukturelle Integrität des Gehirns und eine abgeschwächte Neuroinflammation.

Die gehirnschützenden Effekte der neuen Ernährungsintervention, die von Prof. Yu und seinen Kollegen entwickelt wurde, könnten bald weiter in realen Umgebungen bewertet werden. Schließlich könnte sie in öffentliche Gesundheitsrichtlinien aufgenommen und in bestehende Demenzpräventionsbemühungen integriert werden, was möglicherweise zu einer Reduzierung neurodegenerativer Erkrankungen weltweit beiträgt.

In Zukunft planen die Forscher, die MODERN-Diät in verschiedenen Bevölkerungsgruppen zu validieren und randomisierte kontrollierte Studien durchzuführen, um ihre kausalen Vorteile für die Demenzprävention zu belegen. Darüber hinaus planen sie, ähnliche datengetriebene Ansätze anzuwenden, um optimale Ernährungsweisen für andere Gehirnerkrankungen wie Angstzustände und Depressionen zu identifizieren. Langfristig ist es das Ziel, ein einheitliches, evidenzbasiertes Ernährungsrahmenwerk zu entwickeln, das speziell darauf ausgelegt ist, die Gehirngesundheit zu fördern und neurologische Erkrankungen zu verhindern.

Unseren KI-Morning-Newsletter «Der KI News Espresso» mit den besten KI-News des letzten Tages gratis per eMail - ohne Werbung: Hier kostenlos eintragen!