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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Celum
© Christian Huber Fotografie - (l.) Michael Kräftner, Celum-Gründer, Chairman und Chief Vision Officer, Mark Kaslatter ist neuer Chief Executive Officer bei Celum.

Im Februar des Vorjahres übernahm Christian Jüngling die Position des Chief Financial Officer (CFO) bei Celum, um neue Impulse für die Weiterentwicklung des Unternehmens zu setzen – brutkasten berichtete. Zudem bestellte das Management mit Bojan Bozic die neu geschaffene Position des Chief Services Officer (CSO). Nun gibt es auf höchster Ebene eine weitere Änderung.

Celum: Fokus auf Stärkung des Vertriebs

Mark Kaslatter übernimmt die Position des CEO und damit die Führung des Unternehmens. Sein Fokus soll auf der Stärkung des Vertriebs, des Partnerchannels und der weiteren nationalen und internationalen Expansion liegen. Celum-Gründer Michael J. Kräftner bleibt dem Unternehmen als „Chief Vision Officer“ erhalten und konzentriert sich künftig verstärkt auf die langfristige strategische Produktentwicklung.

Der gebürtige Tiroler Kaslatter verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung als Unternehmer und Führungskraft in der Technologiebranche. 2004 gründete er etwa das auf CRM-Lösungen spezialisierte Unternehmen k.section, baute es ohne externe Investoren auf und verkaufte es später an die an der Euronext notierten Emakina Group.

Von 2019 bis 2022 war Kaslatter Managing Director von Emakina Central & Eastern Europe und wechselte danach ins Advisory Board der Belgier. Anschließend war er gemeinsam mit Benjamin Ruschin Mitgründer und Managing Partner von Big Cheese Ventures, einem Beratungs- und M&A-Unternehmen für Tech-Startups. Er studierte Software-Engineering am Campus Hagenberg der Fachhochschule Oberösterreich und absolvierte einen MBA in General Management an der Universität für Weiterbildung Krems.

„Celum verfügt über eine starke technologische Basis, langjährige Kundenbeziehungen und großes Potenzial im internationalen Markt. Jetzt geht es darum, diese Stärken noch konsequenter in nachhaltiges und skalierbares Wachstum zu übersetzen“, sagt Kaslatter. „Der Wechsel zu Celum ist für mich mehr als eine neue Aufgabe – er ist zugleich die Rückkehr ans Steuer eines Softwareunternehmens. Die Beratung von Startups war eine spannende und bereichernde Zeit. Gleichzeitig habe ich gemerkt, wie sehr mir das unmittelbare Gestalten, das operative Doing und die umfassende unternehmerische Verantwortung gefehlt haben.“

Und weiter: „Besonders vermisst habe ich das hohe Innovationstempo und den intensiven Austausch mit Entwickler:innen. Sie schaffen mit ihren Ideen nicht nur neue Produkte, Unternehmen und Geschäftsmodelle, sondern gestalten zunehmend auch unsere Wirtschaft und Gesellschaft. Genau dieses Umfeld, diese Denkweise und die Möglichkeit, gemeinsam etwas zu bewegen, begeistern mich an meiner neuen Aufgabe bei Celum.“

„Everybody is in Sales“

Kaslatters Leitgedanke lautet: „Everybody is in Sales.“ Damit sei jedoch nicht gemeint, dass jede und jeder im klassischen Sinne im Vertrieb tätig sein muss. Vielmehr trage jede Funktion im Unternehmen dazu bei, Mehrwert für die Kundinnen und Kunden zu schaffen. Diese gemeinsame Verantwortung für den Kundenerfolg und eine konsequente Marktorientierung möchte er bei Celum weiter stärken. Deshalb sollen die Bereiche Vertrieb, Marketing, Customer Success, Produktentwicklung und Organisation künftig noch enger auf die gemeinsamen Wachstumsziele ausgerichtet werden.

„Mark Kaslatter verbindet tiefes Technologieverständnis mit ausgeprägter Vertriebskompetenz und echter unternehmerischer Erfahrung“, kommentiert Michael J. Kräftner, Gründer von Celum, die neue Personalie. „Mit Mark gewinnt Celum einen CEO, der die Verantwortung mit einem klaren Fokus auf Kunden und Markt übernimmt. Die neue Rollenverteilung ermöglicht es mir gleichzeitig, noch stärker in den Bereichen Produktstrategie und technologische Innovation aktiv zu werden. Es war für mich immer klar, dass Celum ab einer bestimmten Größe jemanden als CEO haben wird, der viel mehr auf Wachstum und Organisation wirken kann als ich. So holen wir also zusätzliche unternehmerische und vertriebliche Expertise in die Führung und verbinden Kontinuität mit frischem unternehmerischem Drive.“

Knapp 20 Mio.-Euro Umsatz

Als Chief Vision Officer soll Kräftner die langfristige Produktvision weiter vorantreiben. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Weiterentwicklung des Produktportfolios vor dem Hintergrund tiefgreifender Veränderungen durch Künstliche Intelligenz, neue Formen der Content-Nutzung und zunehmend automatisierte Content-Prozesse.

Das seit seiner Gründung eigenfinanzierte und unabhängige Softwareunternehmen steigerte seinen Umsatz von 12,5 Millionen Euro im Jahr 2021 auf 19,8 Millionen Euro im Jahr 2025. Heute beschäftigt Celum rund 130 Mitarbeitende aus 23 Nationen an den Standorten Linz, Wien und München.

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