Armband erkennt und warnt vor Anfällen, überwacht Stress
Menschen mit Epilepsie leiden an wiederkehrenden, unprovozierten Anfällen, die zu Verletzungen und sogar zum Tod führen können „plötzlicher unerwarteter Tod bei Epilepsie“ (SUDEP), ein Zustand, der Minuten nach dem Ende eines Anfalls auftritt.Empatica, mitbegründet von der MIT-Professorin und Wearables-Pionierin Rosalind Picard, hat ein Armband in medizinischer Qualität namens Embrace entwickelt, das Stresssignale überwacht, um potenziell tödliche Anfälle zu erkennen und Träger und Pflegekräfte zu alarmieren, damit sie eingreifen können.Forscher weltweit verwenden eine wissenschaftliche Version des Armbands namens E4, die auch andere Signale misst, um Epilepsie und andere neurologische und psychiatrische Erkrankungen zu untersuchen. Zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten werden nun veröffentlicht, die zeigen, dass die kombinierte elektrodermale Aktivität (EDA), auch bekannt als Hautleitwert, und Bewegungsdaten, die vom Handgelenk gesammelt werden, die Genauigkeit der Anfallserkennung gegenüber der Verwendung nur von Bewegungsdaten verbessern.Jetzt bereitet sich Empatica darauf vor, Embrace zu veröffentlichen, „ein verbraucherorientiertes, aber medizinisches Gerät“ zur Überwachung von Stress und Anfällen, sagt Picard, Professor für Medienkunst und -wissenschaften am MIT Media Lab und Chefwissenschaftler von Empatica. Nach einer erfolgreichen Indiegogo-Kampagne im vergangenen Jahr wurde die Beta-Version von Embrace am vergangenen Freitag an die Unterstützer ausgeliefert.Abgesehen von der Erkennung von Anfällen kann jeder die Armbänder auch zur Überwachung des Stressniveaus verwenden – was für eine gute Gesundheit wichtig ist, sagt Picard. Chronischer Stress wurde mit zahlreichen Gesundheitsproblemen wie Herzerkrankungen, Fettleibigkeit und Diabetes in Verbindung gebracht. „Stresssignale erreichen jedes Organ Ihres Körpers, so dass diese Stresssignale möglicherweise alles beeinflussen“, sagt Picard. „Manchmal merkt man es erst, wenn man diese Just-in-Time-Benachrichtigung erhält.“
Bessere Stresserkennung für alle
Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation leiden weltweit rund 50 Millionen Menschen an Epilepsie. Die Centers for Disease Control and Prevention schätzt, dass etwa einer von 1.000 Menschen mit Epilepsie jährlich an SUDEP stirbt, einer möglichen Folge von Erstickungsgefahr durch Atemstörungen, Flüssigkeit in der Lunge oder beim Schlafen mit dem Gesicht nach unten. Die Raten sind signifikant höher für Menschen, die mindestens einen Grand—Mal—Anfall hatten – eine der gefährlichsten Arten von Anfällen – im vergangenen Jahr, sagt Picard.Mit Embrace zielt Empatica darauf ab, Menschen mit Epilepsie zu helfen, indem es ihnen hilft, ihre Lieben besser zu alarmieren, sagt Picard. Eine App, die mit Embrace geliefert wird, ermöglicht es Trägern und anderen, zu überwachen, wann die Person einen Grand-Mal-Anfall hat.
Die Armbänder ähneln Uhren, haben aber ein massives silbernes oder schwarzes Zifferblatt. Sensoren unter dem Gesicht verfolgen Puls, Körperbewegung, Temperatur und EDA, was subtile elektrische Veränderungen auf der Haut beinhaltet. Boosts in EDA, ohne begleitende Veränderungen in der Bewegung, können Stress signalisieren. Bei Menschen mit Epilepsie kann ein starker Anstieg beider Signale auf einen schweren, möglicherweise lebensbedrohlichen Anfall hinweisen.
Wenn das Armband einen Anfall erkennt, vibriert es und der Träger kann reagieren. Wenn der Träger bewusstlos wird, was bei den gefährlichsten Anfällen der Fall ist, und nicht schnell reagiert, sendet die App eine Warnung an eine bestimmte Person.“Wenn jemand eine Person während oder nach einem Grand-Mal-Anfall untersucht, ist es weniger wahrscheinlich, dass sie stirbt“, sagt Picard. „In einigen Fällen kann das einfache Aussprechen des Namens der Person oder das Umdrehen (sanfte Stimulation) ihr Leben retten. Jeder könnte diese potenziell lebensrettende Aktion durchführen, er muss nur wissen, dass er die Person überprüfen muss — lassen Sie sie nicht gleich nach einem Anfall in Ruhe.“Darüber hinaus möchten Lehrer und Eltern möglicherweise den Stresslevel eines Kindes mit Emotionsregulationsproblemen oder Autismus überwachen. Das Gerät kann beispielsweise feststellen, ob ein Kind eine „Kampf- oder Fluchtreaktion“ erfährt, und kann so eingestellt werden, dass es vibriert, um Eltern oder Lehrer zu warnen. „Sie können sehen, ob das Kind, das auf dem Boden oder auf dem Boden auf dem Spielplatz liegt, kurz vor einer Kernschmelze steht … obwohl es äußerlich ruhig aussieht“, sagt sie. „Mehrere Teenager mit Autismus sagten uns, dass sie oft nicht sagen können, dass sie explodieren werden, bis es zu spät ist. Vielleicht könnte dies einigen von ihnen helfen, eine Warnung zu erhalten, während sie noch die Kontrolle haben.“Für Epilepsieforscher, sagt Picard, hat das E4-Armband es möglich gemacht, Echtzeitdaten von Patienten zu sammeln, die ihr tägliches Leben führen. Die Website von Empatica listet jetzt rund 20 wissenschaftliche Arbeiten auf, die E4 in Studien zu Themen verwenden, die von Autismus bis zur Wiederbelebung nach einem Herzinfarkt reichen.
Im Jahr 2012 veröffentlichten Picard und Forscher ein Papier in der Neurologie, das größere Reaktionen am Handgelenk mit längerer Unterdrückung von Gehirnwellen auf der Kopfhaut korrelierte. Dies bedeutete, dass bestimmte Regionen des Gehirns Hyperaktivität erlebten, während der Kortex, der sich in der Nähe der Kopfhaut befindet, heruntergefahren wurde — ein Phänomen, das in allen SUDEP-Fällen beobachtet wurde. (Dies ist jetzt ein wichtiger Biomarker für SUDEP geworden.) Andere Ergebnisse haben ein kritisches Fenster identifiziert, in dem jemand nach einem Anfall aufhören kann zu atmen.Wichtig für die Forschung, sagt Picard, erkennt das Gerät speziell Stresssignale aus der sympathischen Reaktion des autonomen Nervensystems, die häufig mit den Kampf- oder Fluchtreaktionen verbunden ist, die auf Stress und Anfälle hinweisen. „Wenn wir die Hautreaktion messen, sehen wir Signale, die tief im Gehirn entstehen, aus Regionen, die so weit unter der Kopfhaut liegen, dass ein traditionelles EEG sie nicht aufnehmen kann“, sagt Picard.Auf diese Weise ist das E4 auch für die Untersuchung anderer neurologischer Erkrankungen wie Autismus, Angstzustände, Depressionen, Phobien und posttraumatische Belastungsstörungen (PTBS) wertvoll, fügt Picard hinzu. „Ein PTBS-Forscher zum Beispiel kann das Gerät verwenden, um genauer zu untersuchen, warum und wie ein Patient erhöhte Flucht- oder Kampfreaktionen erfahren kann“, sagt sie.
Im medizinischen Bereich bleiben
Die Kerntechnologie von Empatica geht auf das Jahr 2007 zurück, als Picard und Forscher iCalm entwickelten, ein ähnliches EDA-messendes Armband. Im Jahr 2009 gründeten Picard und der ehemalige Postdoc Rana el Kaliouby Affectiva, um das tragbare Gerät, damals Q-Sensor genannt, zur Messung von Stress im Zusammenhang mit Autismus zu vermarkten.Eines Tages lieh sich ein Student zwei Armbänder, um den Stresslevel seines kleinen Bruders mit Autismus zu überwachen. Er legte ein Armband an jedes Handgelenk. Als Picard die Daten von ihrem Computer aus überprüfte, bemerkte sie „einen Whopper einer Antwort auf der einen Seite und nichts auf der anderen“, sagt sie. „Es war so eine große Resonanz, ich habe nicht geglaubt, dass es echt war.“Nichts, was sie in ihrem Labor tat, konnte eine solche Reaktion reproduzieren. Der Student hatte jedoch ein Tagebuch geführt, und am genauen Datum und zur genauen Uhrzeit der „Whopper“ -Antwort hatte der Bruder einen Anfall gehabt. Wie sich herausstellt, Minuten bevor jemand einen Anfall hat, können die Haare an einem Arm zu Berge stehen.
Aber Affectiva änderte bald den Kurs und begann mit der Entwicklung von Software, die die Emotionen der Menschen für die Marktforschung überwachte und quantifizierte. Also gründete Picard ein weiteres Startup, Physiio, „um der Technologie zu helfen, im medizinischen Bereich zu wachsen“, sagt Picard. Dies erregte die Aufmerksamkeit eines kleinen, italienischen, Stress-Tracking-Wearable-Startups, das von Matteo Lai und Simone Tognetti mitbegründet wurde. Im Jahr 2014 fusionierten die beiden Unternehmen zu Empatica, Inc., mit Lai als CEO und Tognetti als Chief Technology Officer.
Seitdem hat Empatica mehrere Iterationen des E4 für den klinischen Einsatz entwickelt, wobei die neueste Version im vergangenen Jahr veröffentlicht wurde. Aber jetzt ist das Startup „laserfokussiert“, um die Umarmung zu den Verbrauchern zu bringen, sagt Picard.
Also benutzt Picard — die Konsumentin — ihr eigenes Gerät? Ja, und sie sagt, das Armband habe interessante Dinge über ihr eigenes Leben enthüllt. „Das erste Mal, als ich das trug, fahre ich nach Hause und es geht los, und ich denke:“Ich denke, ich lasse mich hier ein wenig aus der Form bringen“, sagt Picard. „Ich fand es fabelhaft zu erfahren, was mit mir los ist.”