Kognitive Beeinträchtigung: ICMC-USP erkennt sie in einer Sitzung

Klassische Screening-Verfahren zur Feststellung beginnender Hirnleistungsstörungen stoßen in der Praxis regelmäßig an methodische Grenzen. Herkömmliche Papier-Bleistift-Tests wie die Mini-Mental State Examination oder der MoCA-Test gelten als anfällig für soziokulturelle Einflüsse und weisen bei frühen Stadien oft nur eine geringe Sensitivität auf.

Vor diesem Hintergrund gewinnen Ansätze an Bedeutung, die immersive Technologien mit maschinellem Lernen kombinieren. Am Institut für Mathematik und Informatik der Universität von São Paulo (ICMC-USP) in São Carlos wurde hierfür eine Plattform konzipiert, die Virtual Reality, Elektroenzephalografie (EEG) und kognitive Analysen zusammenführt.

Multimodale Erfassung in einer einzigen Untersuchungssitzung

Das System zielt auf die Erkennung einer leichten kognitiven Beeinträchtigung (CCL) ab. Nach Schätzungen sind rund 15 bis 20 Prozent der über 65-Jährigen von solchen Beeinträchtigungen betroffen, wobei etwa die Hälfte der Betroffenen innerhalb von fünf Jahren eine Demenz entwickeln kann. Die Neuentwicklung des ICMC-USP setzt darauf an, Diagnoseverzögerungen zu reduzieren.

Teilnehmer absolvieren dabei einmalige, immersive Aufgaben in einer virtuellen Realität. Während des Durchlaufs registriert das System simultan die Blickbewegungen mittels Eye-Tracking sowie die Hirnaktivität über ein EEG. Die gewonnenen Messdaten werden anschließend von Modellen des maschinellen Lernens und tiefen neuronalen Netzen ausgewertet.

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Besonderer Wert wurde bei der Architektur der Algorithmen auf deren Interpretierbarkeit gelegt, um klinischem Fachpersonal nachvollziehbare Entscheidungsgrundlagen bereitzustellen. Berichten vom Oktober 2026 zufolge gelingt die Klassifizierung bereits im Rahmen einer einzigen Untersuchungssitzung.

Forschungskontext und geplante Open-Source-Veröffentlichung

Hinter dem Vorhaben steht Postdoktorand Roberto Douglas Guimarães de Aquino unter der Leitung von Alexandre Delbem. Das Projekt ist im Rahmen des Forschungszentrums ciaGsaúde angesiedelt, das von der brasilianischen Förderorganisation FAPESP finanziert wird, und entstand in partnerschaftlicher Kooperation mit der Ingenieurschule von São Carlos (EESC-USP).

Die Initiatoren verfolgen eine Strategie des offenen Wissenstransfers: Sobald die klinische Validierung vollständig abgeschlossen ist, sollen die Software, die zugrundeliegenden Algorithmen sowie anonymisierte Datensätze öffentlich auf der Plattform GitHub als Open-Source-Ressourcen bereitgestellt werden.

Digitale Verfahren ergänzen die neuropsychologische Diagnostik

Die Entwicklung reiht sich in ein wachsendes Feld technologiegestützter Testverfahren ein, die auf standardisierte und zeiteffiziente Messungen setzen. So erforscht beispielsweise das Unternehmen Altoida einen Tablet-basierten Augmented-Reality-Test namens NeuroMarker, der motorische Aufgaben, AR und Sprache kombiniert.

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In einer unabhängigen Validierungskohorte von 75 Teilnehmern in Chicago und Barcelona erzielte ein XGBoost-Modell dabei eine Fläche unter der Kurve (AUC) von 0,87 bei einer mittleren Durchführungszeit von 13,8 Minuten. Laut Medicare-basierten Schätzungen bleiben bis zu 90 Prozent der Fälle leichter kognitiver Beeinträchtigungen bislang undiagnostiziert.

Auch sprachbasierte Verfahren rücken zunehmend in den Fokus. Forschende europäischer Universitätskliniken in Belgien und den Niederlanden validierten mit der niederländischen Adaption der Mini-Linguistic State Examination (MLSE) einen 15-minütigen Sprachtest an 90 Patienten und 276 Kontrollpersonen, der eine hohe Trennschärfe zwischen Gesunden und Betroffenen erreichte.

Der Ansatz des ICMC-USP erweitert dieses Spektrum um eine Methode, die motorische Interaktion im virtuellen Raum mit neurophysiologischen Signalen direkt verknüpft, um kognitive Abbauprozesse frühzeitig und objektiv messbar zu machen.