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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Queerness in Business sichtbar machen: Dafür setzen sich Julia Breitkopf (li.) und Astrid Weinwurm-Wilhelm (re.) ein. (c) Viktoria Morgenstern, Cynthia Fischer

„Was man oft sieht, auch wenn man den brutkasten aufschlägt, sind diese Gründungsteams, bestehend aus fünf jungen weißen Burschen. Ich glaube, dass man das nicht mehr bringen kann“, sagt Julia Breitkopf. Gender, sexuelle Orientierung, aber auch Alter, Religion, Weltanschauung, ethnische Vielfalt und Behinderungen: Als Co-Host des Podcasts „Inselmilieu“ und mit ihrer PR-Agentur „Furore Brand Communications” setzt sie sich dafür ein, Personen mit unterschiedlichsten Hintergründen zu Wort kommen zu lassen. Für die 39-Jährige steht fest: Ein LGBTQIA+-freundliches Arbeitsumfeld ist in erster Linie ein diversitätsfreundliches Arbeitsumfeld.

Auch Astrid Weinwurm-Wilhelm betont die Intersektionalität, also das Ineinandergreifen, dieser verschiedenen „Diversitätsdimensionen“, wie sie sie nennt. Seit 2010 setzt sich die 50-Jährige mit „Queer Business Women“ und dem Dachverband „Pride Biz Austria“ ehrenamtlich dafür ein, mehr Bewusstsein für die Anliegen queerer Personen in Unternehmen zu schaffen – mittlerweile als Präsidentin der beiden Vereine. „Wir alle tragen sämtliche Diversitätsdimensionen in uns. Auch wenn wir selbst keine Diskriminierung erfahren, lernen wir, genauer hinzuschauen und genauer hinzuhören, und können uns als Allies, also im Sinne von Verbündet-Sein, einbringen.“

Auch mit ihrem Coaching-Unternehmen „Blickweisen“ berät Weinwurm-Wilhelm seit 2012 Unternehmen zu Diversity Management. Dafür macht sie je nach Firma Workshops, Großgruppenveranstaltungen, individuelle Coachings oder leitet Diskussionen. Beim Vermitteln geht sie oft spielerisch vor, plant Rollenspiele und regt zum Perspektivenwechsel an. Unternehmen, die sich im Bereich LGBTQIA+ engagieren wollen, können auch offizieller “Pride Biz Ally” werden und dadurch das gesamte Netzwerk für ihre Weiterentwicklung nutzen.

Besondere Vorzeige-Unternehmen werden außerdem jährlich mit dem Meritus-Preis von Pride Biz Austria ausgezeichnet. Ein Tipp von Präsidentin Weinwurm-Wilhelm: Der Kriterienkatalog für die Teilnahme sei online einsehbar und ein sehr guter Leitfaden dafür, wie vor allem queere Diversität in Unternehmen gefördert werden könne.

Verbünden schon beim Gründen

Allies gelten als attraktive Arbeitgeber für Top-Fachkräfte und können durch ihren Zugang zu neuen Zielgruppen und Märkten Wettbewerbsvorteile erfahren. Und – wohl der wichtigste Punkt: Sie können ihren Mitarbeiter:innen einen sicheren Ort bieten, sich zu entfalten. „Jede Perspektive, jeder Erfahrungshintergrund ist bereichernd und eine Möglichkeit, auf diskriminierende Strukturen oder eigene Vorurteile aufmerksam zu werden“, so Breitkopf.

Was das Verbündet-Sein betrifft, sind sich die beiden Unternehmerinnen einig: Es habe sich schon sehr viel getan. „Für mich ist es schon ein positives Zeichen, dass jetzt immer mehr Unternehmen sichtbar die Regenbogenflagge irgendwo hinheften. Früher gab’s das einfach nicht. Die Regenbogenparade war so klein und da waren kaum Firmen, am Anfang gar keine. Aber natürlich muss es auch interne Maßnahmen geben, anstatt das nur nach außen zu verkaufen“, sagt Breitkopf.

Aber welche? Und wie? „Ich würde sagen, das Wichtigste ist einmal dieses Commitment der Führungspositionen. Und das nicht nur implizit, sondern auch schriftlich: was lehnen wir komplett ab, nämlich Diskriminierung oder Mobbing, auch wenn es nur blöde Sprüche sind“, sagt Weinwurm-Wilhelm. Besonders für Startups sei es wichtig, Diversity Management ab dem Gründungsmoment strukturell und auch strategisch festzuhalten.

Laut Weinwurm-Wilhelm seien es oft diese jungen Unternehmen mit modernem Gründungsgeist, wo Diversität selbstverständlich sei – was jedoch noch nicht heiße, dass sie auch gutes Diversity Management leisten. Dazu bedürfe es auch einer Ansprechperson, einer klaren Haltung in den Führungpositionen und bewusstseinsbildender Maßnahmen für eine diversitätsorientierte Organisationskultur. Das beinhaltet zum Beispiel gendergerechte Sprache und Toilettenzugänge, aber auch inklusive Werbung und Öffentlichkeitsarbeit.

Viel geschafft und viel zu tun

Wie sieht Diskriminierung von LGBTQIA+-Personen im Jahr 2024 überhaupt aus? „Es muss damit beginnen, dass offene Belästigung nicht mehr akzeptiert wird“, sagt Breitkopf. Sowohl sie als auch Weinwurm-Wilhelm beschreiben, dass ihre Identität als lesbische Frauen zwar kein Problem beim Schritt in die Selbstständigkeit dargestellt habe, weisen jedoch darauf hin, dass vor allem trans-, inter- oder nichtbinäre Personen das oft anders erleben können. Beide Unternehmerinnen gehen offen mit ihrer Queerness um und lassen LGBTQIA+-Themen auch in ihre Arbeit einfließen. Beide haben aber auch bei vorherigen Jobs die Erfahrung gemacht, was es bedeutet, die eigene Identität im Arbeitsumfeld zu zensieren.

Die Angst vor Seitenhieben, Zurückweisung oder Karrierenachteilen sei laut Weinwurm-Wilhelm immer noch groß. Das bestätigt auch eine Statistik der AK aus dem Jahr 2018: Etwa jede fünfte LGBTQIA+-Person würde ihre queere Identität am Arbeitsplatz komplett verschweigen. Die Konsequenz: Viele könnten am Leben am Arbeitsplatz nicht gleichwertig teilnehmen. „Du gehst später Kaffee trinken als die anderen oder erzählst nichts vom Wochenende… damit begibst du dich selber ins soziale Aus. Du wirkst geheimniskrämerisch oder verschlossen, wirst nicht als teamfähig, nicht als führungskompetent wahrgenommen“, erklärt Weinwurm-Wilhelm.

VC-Szene als Diversity-Dämpfer

Laut ihrer Einschätzung sei die Angst, sich zu outen, bei Selbstständigen besonders ausgeprägt. „Viele möchten es nicht riskieren, zum Beispiel Aufträge nicht zu bekommen. Weil da hängt ja meine Existenz und die der Mitarbeiter:innen dran. Also dieses Nicht-Outen ist da immer noch sehr stark drinnen.“ Die Bedenken sind nicht unbegründet: Im letztjährigen “State of European Tech“-Report von Atomico gaben nur etwa die Hälfte aller Teilnehmer:innen einer Studie an, dass sie finden, das europäische VC-Ökosystem biete gleiche Chancen für alle, ungeachtet des Geschlechts, der Herkunft und der Sexualität.

Außerdem, so der Report, würde sich der Mangel an Diversität im VC-Bereich lediglich im „Schneckentempo“ verbessern. Laut Ladi Greenstreet, CEO der britischen Non-Profit-Gesellschaft Diversity VC, die sich für eine weltweit diversere Venture-Capital-Szene einsetzt, würden jüngste Trends und Diskussionen auf einen beunruhigenden Trend hindeuten: Und zwar einen Rückgang der Finanzierungen für vielfältige Gründer:innenteams, was die anhaltende Wahrnehmung widerspiegle, dass sie riskantere Investitionen seien.

Win-Win-Win-Situation

Greenstreet bezeichnet es als rätselhaft, warum die Risikokapitalbranche von dem bewährten Ansatz der Diversitätsförderung abweicht – belegen doch zahlreiche Studien, dass Vielfältigkeit sich nachweislich positiv auf den Erfolg von Unternehmen auswirkt, wie auch brutkasten bereits berichtete. „Auf viele der aktuellen Herausforderungen ist Diversity Management die Antwort. Zum Beispiel den Personalmangel, wenn wir darüber nachdenken, dass wir in Österreich 8,9 Millionen Einwohner:innen haben und etwa zehn Prozent davon aus der LGBTQIA+-Community sind“, so Weinwurm-Wilhelm.

Damit wieder zu den positiven Seiten von Queerness in Business, die laut Breitkopf oft zu kurz kämen: „In allen Lebensbereichen ist es wichtig, positive Geschichten zu hören“, sagt sie. Mit ihrem Podcast Inselmilieu lässt sie im Pride Monat Juni „Queer Stories of Joy“ zu Wort kommen, die von einem positiven queeren Lebensgefühl erzählen und Mut und Freude machen sollen. Geplant sind eine eigene “Inselmilieu”-Folge sowie eine Fotoaustellung und ein Musiktheater, in dem Menschen in “Momente queerer Freude eintauchen können”. 

Auch in Unternehmen sieht Breitkopf die Vorteile von sichtbarem Erfolg von LGBTQIA+-Personen. „Geoutete Personen in Führungspositionen haben auch auf andere Mitarbeitende einen positiven Effekt. Egal ob man selbst queer ist oder nicht: solche Geschichten normalisieren, was ohnehin normal ist und steigern eine Sensibilität für die Vielfalt unserer Gesellschaft.“ Umso wichtiger sei es auch laut Astrid Weinwurm-Wilhelm, dass junge Unternehmen Diversität und Toleranz schon bei der Gründung in ihrem Mission Statement verankern, um queeren Fachkräften ein Umfeld zu schaffen, in dem sie ihr komplettes Potenzial entfalten können. Damit auch in Startups mehr Queer Stories of Joy sichtbar werden, damit es nicht nur beim Regenbogenlogo im Juni bleibt – und damit auch brutkasten in Zukunft noch bunter wird.

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