30.10.2023

Sleep Disorder: AI aus Innsbruck entdeckt gesundheitsgefährdende Schlafstörungen

Nächtliche Ausbrüche sind eine Folge von einer gestörten REM-Phase. Diese Schlafstörungen können erhebliche gesundheitsgefährdende Auswirkungen haben. Ein österreichisches Forschungsteam setzt daher auf künstliche Intelligenz, um Hinweise auf mögliche neurologische Erkrankungen zu finden.
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(c) Med Uni Innsbruck - Ein Innsbrucker Team hat einen KI-basierten Ansatz zur Erkennung von REM-Schlaf-Verhaltensstörungen entwickelt.

Es ist ein großes Thema in der Startup-Szene: Schlaf. Während sich manche damit brüsten, so wenig wie möglich zu schlafen, da es zum Wesen von Entrepreneurship gehöre, warnt die Forschung, nicht erst seit gestern, vor den Folgen von schlechter Schlafqualität. Dass dazu aber mehr gehört als die Anzahl an Stunden, die man schlafend verbringt, zeigt nun ein Innsbrucker Forschungsteam, das sich mit Schlafstörungen befasst.

Alptraum Schlafstörung

Schlafstörungen können die Nacht zum Alptraum werden lassen und sind auch ein zuverlässiger Vorbote für Parkinson und andere Erkrankungen des Nervensystems. Die Tiroler Schlafexperten haben daher diverse Technologien in einem neuen Diagnoseinstrument kombiniert und ein System entwickelt, das sogar auf EU-Ebene weiter entwickelt werden soll.

Menschen, die an einer Schlafstörung leiden, seien nicht sie selbst, wenn sie schlafen oder träumen, sagt Birgit Högl, Neurologin und Leiterin der Abteilung für Schlafstörungen an der Medizinischen Universität Innsbruck: „Sie werden zum Beispiel aggressiv oder gefährlich. Jeder, der mit ihnen das Bett teilt, kann mit einer aufgeplatzten Lippe oder einem blauen Auge enden. Und sie neigen auch dazu, sich selbst zu verletzen, zum Beispiel wenn sie aus dem Bett fallen“, sagt sie.

Isolierte REM-Schlaf-Verhaltensstörung

Diese nächtlichen Ausbrüche werden in der Regel durch eine sogenannte isolierte REM-Schlaf-Verhaltensstörung (iRBD) verursacht. REM, oder Rapid Eye Movement, bezeichnet das Schlafstadium, in dem sich ein gesunder Mensch normalerweise überhaupt nicht bewegt. Högl schätzt, dass einer von 100 Menschen an iRBD leidet, die Männer und Frauen gleichermaßen betrifft und häufiger bei älteren Menschen diagnostiziert wird. Genaue Zahlen seien allerdings schwer zu ermitteln, da die Betroffenen oft nichts von ihrer Erkrankung wissen und Patienten:innen, die mit entsprechenden Symptomen vorstellig werden, meist lange auf eine Untersuchung warten müssen.

Vor diesem Hintergrund hat Högls Forschungsgruppe ein Werkzeug entwickelt. In Zusammenarbeit mit Heinrich Garn und Bernhard Kohn vom Austrian Institute of Technology (AIT) wurde eine Hightech-Kamera mit Künstlicher Intelligenz ausgestattet, um iRBD-spezifische Bewegungen zu erkennen.

„Die Methode hat sich als so genau erwiesen, dass sie für den Einsatz im Krankenhaus geeignet ist“, sagt Matteo Cesari, Bioingenieur und Erstautor einer aktuellen Studie, die Teil des Projekts ist. Der österreichische Wissenschaftsfonds (FWF) finanzierte das Projekt, das mittlerweile zu einem EU-Projekt geworden ist, in dem die Forscher:innen die Technologie weiterentwickeln, um sie für Massenscreenings tauglich zu machen.

Neurodegenerativer Prozess

Die isolierte REM-Schlaf-Verhaltensstörung stellt nicht nur eine Gefahr für die Betroffenen und die in ihrer Nähe schlafenden Menschen dar, es gilt auch als empfindlichster und spezifischster Marker für absterbende Nervenzellen. Um diesen neurodegenerativen Prozess zu verlangsamen, sei es wichtig, ihn so früh wie möglich zu diagnostizieren.

Eine Schlafstörung ansich sei, dem Team nach, leicht zu erkennen; bei Störungen wie iRBD ist eine Diagnose viel schwieriger zu stellen. Im zweiten Fall sind die Muskeln während der REM-Phase nicht gelähmt, wie bei gesunden Menschen: „Die Beine und Arme von iRBD-Patienten neigen zu schnellen Zuckungen. Außerdem bewegen sie sich so, als würden sie im Liegen ihre Träume nachspielen“, beschreibt Högl die Symptome.

Die Schlafexpertin vermutet, dass es soziale Gründe hat, dass iRBD häufiger bei Männern diagnostiziert wird: Während viele Frauen alleinstehend sind und in späteren Lebensabschnitten alleine schlafen, teilen ältere Männer häufiger ihr Bett, sodass die Störung leichter gefunden wird. Im Allgemeinen bleibt sie jedoch oft unerkannt: „Manche Menschen wissen gar nicht, dass es nicht normal ist, all die Bewegungen, von denen man träumt, auch im Schlaf auszuführen“, erklärt Högl.

Ihr Tipp: Wer über 50 Jahre alt ist und sich plötzlich im Schlaf bewegt oder seltsam verhält (mit oder ohne Träume), ist gut beraten, ein Schlaflabor aufzusuchen. Zum einen könne der Arzt Medikamente verschreiben, die die Symptome der iRBD lindern. Zum anderen sei die Störung ein deutlicher Hinweis auf den Verlust von Nervenzellen und werde daher oft mit anderen Krankheiten in Verbindung gebracht.

Schlafstörungen bisher nur in Laboren diagnostizierbar

„Neunzig Prozent aller Patienten mit iRBD entwickeln eine neurodegenerative Erkrankung wie Parkinson, Lewy-Körperchen-Demenz oder multiple Systematrophie (MSA)“, sagt Högl. Oft geschieht dies im Laufe mehrerer Jahre.

Zurzeit wird auf diesem Gebiet viel geforscht, unter anderem von Ambra Stefani und ihren Kollegen aus Högls Abteilung. Sie alle wissen, dass bei Patient:innen, die an einer der oben genannten Krankheiten leiden, viele ihrer Nervenzellen bereits abgestorben sind. „Eine iRBD-Diagnose kann uns einen Vorsprung von zehn Jahren verschaffen. Aber das Schlaflabor ist derzeit das Nadelöhr“, weist die Neurologin auf die Schwachstelle im System hin, denn Schlafstörungen können aktuell nur dort zuverlässig diagnostiziert werden.

Zur Erklärung: Bei einer Polysomnographie werden bei einem schlafenden Menschen verschiedene Signale überwacht, unter anderem Gehirnaktivität (EEG), Augenbewegungen, Atemmuster, Geräusche, Muskeltonus und Körperhaltung. Die Daten werden gesammelt und manuell den verschiedenen Schlafstadien zugeordnet. Da dies sehr personal- und zeitaufwendig ist, müssen Patient:innen in Österreich ein Jahr oder länger auf einen Termin in einem Schlaflabor warten.

KI und eine Xbox-Kamera

Högls Forschungsgruppe hat sich dieses Mankos angenommen und eine automatisierte Lösung für die Diagnose von iRBD entwickelt. Ihr Ziel war es, ein Instrument zu entwickeln, das auch für das Screening gesunder Menschen verwendet werden kann, um das Risiko der Entwicklung einer neurodegenerativen Erkrankung frühzeitig zu erkennen.

„Die Time-of-Flight-Kamera, die wir für unsere Methode verwenden, wird auch als Kinect-Sensor in der Xbox-Konsole eingesetzt“, erklärt Cesari die Konstruktion. Die 3D-Kamera sendet Infrarotstrahlung aus, die vom Körper der schlafenden Person reflektiert wird.

Durch die Messung der reflektierten Signale kann der Abstand zwischen der Kamera und der Person berechnet werden. „Wir nehmen 30 Bilder pro Sekunde auf und ermitteln den Abstand für jedes Pixel. Wenn sich der Abstand ändert, wissen wir, dass sich die Person im Schlaf bewegt hat“, erklärt der Bioingenieur.

Vorhersagen mit einer Trefferquote von 87 Prozent

Für die Analyse dieser Kameradaten entwickelten die Forscher eine KI-basierte Lösung, um die manuellen Schritte so weit wie möglich zu minimieren. In ihrer Studie stellten Cesari und seine Kollegen die neueste Version des Systems vor, das die Analysedaten mehrerer Körperteile mithilfe eines maschinellen Lernmechanismus zusammenführt.

„Wir fassen die Bewegungen der Beine, des Rumpfes, der Hände und des Kopfes einer Person während des REM-Schlafs zusammen. Indem wir die Daten übereinanderlegen, erhalten wir die besten Ergebnisse“, erklärt der Forscher.

Die Erkennungsrate des Systems für iRBD-Patient:innen liegt bei 87 Prozent, was der – wesentlich ressourcenintensiveren – multifaktoriellen Untersuchung im Schlaflabor nahe komme. Für die Diagnose von iRBD muss das System allerdings die Bewegungsdaten aus der REM-Phase ermitteln. Zurzeit sind für diesen Schritt noch zusätzliche Messungen erforderlich.

Internationale Schlafstörungen-Allianz

„Wir arbeiten derzeit daran, daraus eine eigenständige Methode zu machen. Zu diesem Zweck koordinieren wir eine Studie mit 300 Probanden“, erläutert Cesari das Projekt, an dem Schlaflabore aus Deutschland, Italien, Spanien und Frankreich teilnehmen. Das Team versucht auch, die Hardware von derzeit zwei Kilogramm auf 13 Gramm zu verkleinern, um sie zu einem mobilen Gerät zu machen.

Die Vision des Teams ist es nämlich, ein „automatisiertes Schlaflabor für den Hausgebrauch“ zu entwickeln, das für umfassende Untersuchungen in der Bevölkerung eingesetzt werden könnte.

„Ein Mensch, der an iRBD erkrankt, braucht eine solide Diagnose, Beratung und Kontrolluntersuchungen“, betont Högl. „Sie sollten ihren Zustand verstehen und wissen, dass es möglich ist, das Fortschreiten einer neurodegenerativen Erkrankung zu verzögern.“

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Marie-Therese Barth und Florian Moosbeckhofer haben We Are Unicorns gegründet | (c) treat.agency

Dieser Text ist zuerst im brutkasten-Printmagazin von August 2026 „Aufbrechen„ erschienen


An einem Mittwochabend in Yokohama treffen einander Gründerinnen und Gründer, Corporate-Innovator:innen, Studierende und Investor:innen im Tech Hub Yokohama; kein Panel, keine Preisverleihung, sondern ein offener Community-Abend unter dem Namen Yokohama Connect. Wenige Wochen später sitzt in einem Wiener Coworking-Space ein Bäckereichef neben einer Innovationsmanagerin und dem Vertreter eines Tourismusbetriebs – auch sie sprechen über die Zukunft ihrer Organisationen. Am Ende beider Abende steht dieselbe Frage: Wie zukunftsfähig sind wir wirklich?

Ein Werkzeug gegen die Ziellosigkeit

Österreich und Japan sind auf den ersten Blick weit voneinander entfernt. Bei näherer Betrachtung eint sie aber ein Muster: hohe Ingenieurskompetenz, eine dichte Landschaft aus kleinen und mittleren Unternehmen, starke Familienbetriebe, daneben große Konzerne und Städte, die vor ähnlichen Fragen stehen. Wer heute ein Unternehmen führt, hat selten Zeit für Buzzwords – gefragt sind Werkzeuge, die aus abstrakten Trends nächste Schritte machen; und eine Sprache, die über Ländergrenzen hinweg funktioniert.

Genau hier setzt das Wiener Unternehmen We Are Unicorns (WAU) an. Die Gründer:innen Marie-Therese Barth und Florian Moosbeckhofer arbeiten seit rund sieben Jahren mit Betrieben an Zukunftsthemen, zuvor gemeinsam in der Wirtschaftskammer Österreich. Ihre Beobachtung: Viele KMU stehen mehrfach unter Druck – steigende Kosten, Energiewende, Fachkräftemangel und Digitalisierung verändern die Rahmenbedingungen, während im Alltag oft Zeit, Orientierung und leistbare Unterstützung fehlen. WAU versteht sich deshalb als „Innovationsabteilung as a Service“, die komplexe Zukunftsthemen in verständliche Handlungsfelder übersetzt und Betriebe bis zur Umsetzung begleitet.

Yokohama ist die zweitgrößte Stadt Japans | (c) Antomattei

Ihr zentrales Werkzeug ist das Future Radar. Es ordnet Zukunftsfähigkeit entlang von fünf Feldern: Menschen, Organisation und Kultur; digitale Prozesse, Automatisierung und KI; Kunden, Vertrieb und Services; Geschäftsmodelle und Plattformen; Energie, Kosten und Nachhaltigkeit. Daraus werden 55 konkrete Chancen statt tausend Schlagworte, entstanden in Co-Creation-Workshops mit KMU aus ganz Österreich sowie Partnern aus Universitäten und Forschung. Ein eigens entwickelter KI-Assistent ordnet die Themen ein und leitet nächste Schritte ab, die Betriebe eigenständig umsetzen können. Er ersetzt keine unternehmerische Entscheidung, sondern versteht sich als Sparringpartner, der ins Tun bringt.

Kommt das Future Radar in Yokohama auf den Tisch, betrachten alle Beteiligten dieselben fünf Felder, dieselben Fragen, dieselbe Auswertung. Ein japanisches KMU, ein Startup aus dem Tech Hub Yokohama und ein österreichischer Mittelständler sehen auf einen Blick, wo sie stark sind und welche Schritte sich ableiten lassen. Der Mehrwert entsteht im Vergleich.

Von Wien nach Yokohama

Warum aber der Blick nach Japan? Weil sich dort ein Ökosystem entwickelt hat, das als Referenz dienen kann. Rund um CIC Tokyo, Japans größten Startup-Campus, hat sich unter dem Dach von Venture Café Japan eine offene Innovationscommunity etabliert: wöchentliche Thursday Gatherings, Formate wie Yokohama Connect, Tsukuba Connéct oder Nagoya Connect, dazu Partner wie der Tech Hub Yokohama, der als Soft-Landing-Punkt für internationale Startups und KMU konzipiert ist. Dazu kommt die städtische Ebene: Der Midterm Plan der Stadt Yokohama verankert Nachhaltigkeit als Ziel bis 2029. Physische Orte, Community-Programme und Stadtstrategie greifen ineinander.

Wer dort sitzt und warum diese Unternehmen nach Europa schauen, zeigt Qubitcore: Das Unternehmen mit Sitz in Yokohama entwickelt Hardware für Quantencomputing, hervorgegangen aus der Forschung am Okinawa Institute of Science and Technology (OIST). Es verbindet mehrere Quantenprozessoren auf Basis von Ionenfallen über Licht miteinander und arbeitet so an fehlertoleranten Rechnern, die über die Grenzen eines einzelnen Prozessors hinaus skalieren.

„Das Quanteninternet entfaltet seinen vollen Wert erst durch grenzüberschreitende Vernetzung. Gerade Europa verfügt über große Tiefe in der Quantenoptik und in der Ionenfallenforschung. Wir hoffen, dass der Tech Hub Yokohama zur Brücke zwischen Yokohama und europäischen Forschungseinrichtungen, Unternehmen und Investoren wird“, so Ryuta Watanuki, Gründer und CEO von Qubitcore.

Der Tech Hub Yokohama. | (c) TechHub Yokohama

Damit solche Verbindungen tatsächlich entstehen, braucht es Brückenbauer. Auf japanischer Seite übernimmt Marcel Rasinger mit genten LLC diese Rolle: Als Mitinitiator von Yokohama Connéct verbindet er lokale Unternehmen, Startups und städtische Organisationen mit internationalen Partnern. Auf österreichischer Seite strukturiert WAU die Zukunftsthemen heimischer Betriebe so, dass sie in den Dialog mit japanischen Partnern passen.

Die Stimme aus Tokio

Warum diese Übersetzungsarbeit nötig ist, weiß Kentaro Imai aus eigener Erfahrung – er verantwortet beim japanischen Konzern Kokuyo die Global Marketing Division im Global Workplace Business und ist dort Ansprechpartner für Europa und Nordamerika. Kokuyo beschäftigt sich seit mehr als 120 Jahren damit, wie Menschen arbeiten und lernen, und nutzt die eigenen Büros seit den 1960er-Jahren als Versuchsflächen. „Ideen lassen sich nicht einfach von einem Land in ein anderes kopieren“, sagt Imai, „sie müssen übersetzt werden, nicht nur sprachlich, sondern kulturell und organisatorisch.“ Erwartungen an Hierarchie, Entscheidungsfindung und Risiko unterschieden sich. Imai: „Brückenbauer helfen beiden Seiten zu verstehen, welche menschlichen Bedürfnisse universell sind und welche Annahmen lokal geprägt.“

Dass Zusammenarbeit über Kontinente hinweg dabei mehr braucht als Videocalls, ist für Imai keine Frage: „Digitale Technologie erlaubt Kommunikation über enorme Distanzen – aber Kommunikation allein erzeugt nicht automatisch Vertrauen, Zugehörigkeit oder Zusammenarbeit.“ Innovation beginne oft mit Beobachtung, informellen Gesprächen und unerwarteten Begegnungen. Kokuyo hat deshalb Teile seiner Konzernzentrale The Campus in Tokio-Shinagawa für die Nachbarschaft geöffnet, samt Park, Shop und Coffee Stand. „Der innovativste Raum ist nicht zwangsläufig der technisch fortschrittlichste. Es ist jener, in dem Menschen, die einander sonst nie treffen würden, beginnen, gemeinsam etwas zu denken und zu bauen“, so Imai. Was The Campus für Tokio ist, soll der Tech Hub Yokohama für europäische Partner werden.

Für Imai ist das der Punkt, an dem Werkzeug und Erfahrung zusammenfinden könnten: „We Are Unicorns und das Future Radar machen abstrakte Veränderungen für KMU verständlich und helfen dabei, von weiten Schlagworten zu konkreten Chancen zu kommen.“ Kokuyo wiederum bringe Erfahrung darin ein, wie Menschen arbeiten, lernen und physische Umgebungen nutzen. „Gemeinsam könnte das Future Radar eine Chance identifizieren, und wir könnten helfen, sie in konkrete Arbeitsweisen, Umgebungen und Pilotprojekte zu übersetzen“, sagt Imai.

Tiefe trifft Tempo

Was können beide Seiten voneinander lernen? Imai warnt vor Klischees, sieht aber komplementäre Stärken: Japanische Organisationen zeigten im besten Fall langfristige Verbindlichkeit, hohe Aufmerksamkeit für Qualität, kontinuierliche, schrittweise Verbesserung und Geduld beim Aufbau von Vertrauen; österreichische und europäische Ökosysteme brächten direkte Auseinandersetzung, schnelles Experimentieren, starke Zusammenarbeit zwischen KMU, Startups und Universitäten und eine größere Bereitschaft, Entscheidungen trotz verbleibender Unsicherheit zu treffen. Imai: „Der produktivste Austausch ist nicht Japan gegen Österreich; es ist die Kombination aus japanischer Tiefe und österreichischer Agilität.“

Für WAU heißt das: Österreich kann von der langfristigen Ökosystem-Architektur Japans lernen, vom Zusammenspiel aus Infrastruktur, Community-Programmen und städtischer Strategie. Japan wiederum profitiert von der pragmatischen KMU-Kultur in Europa, von Betrieben, die mit wenigen Ressourcen neue Technologien testen und in überschaubaren Schritten starten.

Zurück nach Yokohama, an jenen Mittwochabend im Tech Hub: Was dort als offener Community-Abend beginnt, endet im besten Fall mit einem Projekt, das ein Wiener Betrieb und ein japanisches Startup gemeinsam angehen. Das Future Radar liefert die gemeinsame Ausgangslage, die Brückenbauer den Zugang. Oder, wie Imai es formuliert: „Die Zukunft ist nichts, worauf wir warten. Sie ist etwas, das wir greifbar machen, gemeinsam testen und durch Neugier laufend verbessern.“

Über We Are Unicorns

We Are Unicorns (WAU) macht Zukunftsarbeit für österreichische KMU konkret, leistbar und umsetzbar. Das Wiener Unternehmen von Marie-Therese Barth und Florian Moosbeckhofer realisiert als „Innovationsabteilung as a Service“ auch Projekte für Regionen, Institutionen und Corporates. Zentraler Baustein ist das Future Radar mit 55 konkreten Chancen entlang von fünf Zukunftsfeldern, ergänzt um einen eigens entwickelten KI-Assistenten. Der Anspruch: Zukunft ohne Blabla.

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