Деннис Уолл, PhD, сооснователь Cognoa – Интервью

Деннис Уолл, PhD, является доцентом педиатрии и психиатрии в Стэнфордском университете и сооснователем Cognoa. Cognoa посвящена созданию беспрецедентного стандарта ухода в области детской поведенческой медицины, который обеспечивает равный доступ к ранней интервенции, предоставляя высококачественные продукты для улучшения результатов жизни для всех детей и семей.

У вас долгое время были личные отношения с кем-то, кто страдает аутизмом. Можете ли вы описать эти отношения и что вы узнали из них?

Моя свояченица страдает тяжелым аутизмом. Я фактически знал ее с подросткового возраста. Я учился в средней школе Бостонского колледжа с ее кузеном и моим другом, но я жил в Кейп-Коде, что часто было 2-часовой поездкой туда и обратно. После некоторого времени мой друг настаивал, чтобы я начал жить в его доме во время недели, и я с радостью согласился. Я стал близким с их семьей. Так я узнал Бекки и высоты и низы аутизма.

Я продолжил обучение по интегративной биологии в Университете Калифорнии в Беркли и вычислительной генетике в Стэнфорде, а затем переехал в Бостон с моей женой, Эбби, и начал новое преподавание в Гарварде. Затем у меня была возможность посвятить свою лабораторию и академические исследования пониманию аутизма и нахождению способов применения моей подготовки для поиска решений для семей, подобных семье Бекки. Это привело меня по нескольким дорогам, наиболее важным из которых было свежий взгляд на реалии и проблемы современной системы диагностики аутизма. Мой личный опыт с аутизмом научил меня, что новые инновации и изменения сильно необходимы для многих семей в том, как мы диагностируем и лечим аутизм.

Вас часто описывают как “плохого парня” в исследованиях аутизма, считаете ли вы, что эта репутация заслужена?

Я не думаю, что это описание является общим мнением. Недавно я был принят в качестве члена в Американский колледж медицинской информатики и был назван девятым среди лучших исследователей аутизма в мире. Я провел последние 16 лет, работая над поиском лучших решений для диагностики и лечения аутизма.

Тот факт, что родители часто должны ждать один до трех лет, чтобы получить диагноз аутизма и начать лечение для своих детей, в результате чего многие пропускают критическое, раннее нейроразвитое окно (ограничивая эффективность лечения), побудил меня использовать ИИ и машинное обучение для разработки решения, которое улучшит результаты и текущую систему. Время ожидания продолжает ухудшаться из-за растущей нехватки специалистов по поведенческому здоровью. COVID-19 еще больше усугубляет проблемы доступа к диагностике. Ясно, что мы должны инновировать и принимать новые решения, которые могут помочь детям и их семьям получить доступ к диагностике и уходу быстрее и более эффективно. Cognoa делает это, и моя основная задача – стимулировать инновации и создавать решения, которые могут достичь всех семей справедливым и своевременным образом. Инновации и сотрудничество во всей системе здравоохранения отчаянно необходимы – и это возможно.

Вы часто возвращаетесь к семинальной книге Чарльза Дарвина “Происхождение видов”. Что именно в этой книге так сильно привлекает вас?

Мне нравится биоразнообразие. Мне нравится понимать мир. Мне нравится, что Дарвин бросил вызов системе с еретической теорией о том, как виды возникают и продолжают возникать. Его книга также артикулирует алгоритм для категоризации организмов через физические, поведенческие и морфологические характеристики, который запустил строгую область математических основ для количественного определения форм жизни. Области систематики, филогенетики и популяционной генетики, хотя и кажутся далекими от области медицины, на самом деле не являются таковыми. Как и сложность видов, условия, такие как аутизм, имеют многие формы, которые требуют тщательного описания через математические основы, такие как машинное обучение. Это делает процесс более объективным, основанным на данных и также возвращает нас к количествам и числам, которые мы можем использовать очень практичными способами.

Вы являетесь основателем Cognoa, можете ли вы рассказать историю создания этой компании?

Благодаря моему личному опыту с аутизмом и моим профессиональным исследованиям, я основал Cognoa с целью улучшения текущей системы ухода за детьми и семьями, живущими с аутизмом, способами, которые улучшат их жизнь. Во время моей подготовки и наблюдая за врачами, я сталкивался с огромными проблемами, с которыми сталкиваются семьи при навигации по текущей системе, и особенно с тем, как процесс диагностики не соответствует потребностям семей. Слишком много семей сталкиваются с долгим и трудным путем для получения диагноза. В результате дети пропускают критическое нейроразвитое окно, когда ранние интервенции имеют наибольший потенциал для улучшения результатов жизни для детей и семей, живущих с аутизмом.

Я начал свою преподавательскую деятельность в Гарварде с особым вниманием к молекулярной основе аутизма. Мы знали (и знаем), как область, что аутизм является генетическим и наследственным. Однако, гены, ответственные за это, не были ясны. Я сотрудничал с Детской больницей Бостона (тогда Детской больницей Бостона), и после многих всесторонних анализов я начал задумываться, как проводится маркировка – подтверждение класса или диагноза для ребенка.

Итак, я наблюдал за клиницистами и клиническими техниками, которые проводили оценки аутизма, включая наблюдения за односторонним зеркалом, когда клинические практики проводили интервью с родителями и детьми, используя стандартные оценки, пересмотренный опросник по диагностике аутизма (ADI-R) и расписание наблюдения за аутизмом (ADOS). Я узнал, что процесс диагностики, хотя и хорошо спланированный, является чрезвычайно долгим и очень трудным для повторения, и что субъективность неизбежно проникает в уравнение. Все эти элементы мотивировали меня искать более быстрые способы проведения диагностических оценок, поскольку качество жизни и клинические результаты системы здравоохранения зависят от точности и времени диагностики.

Я сосредоточил свои усилия на фенотипе и на том, как построить цифровые количественные инструменты для фенотипирования детей с высокой точностью, надежностью и большей эффективностью. Я был сосредоточен на том, можно ли уменьшить сложность диагностики аутизма без значительной потери точности. Ответ, безусловно, да.

С этим я смог начать путь по привлечению финансирования для новой компании, которая начнет с сосредоточения внимания на улучшении пути к диагностике. В настоящее время педиатры отправляют большинство детей с подозрением на задержку развития к специалистам для диагностики и назначения лечения. Это часто приводит к тому, что дети и семьи ждут месяцы или даже годы перед тем, как их ребенок получит первоначальный диагноз аутизма и сможет начать жизненно важную терапию. Cognoa готова фундаментально изменить эту реальность, наделив педиатров возможностью поставить диагноз в первичной медицинской помощи и поддерживая специалистов, позволяя им сосредоточиться на детях с более сложными проявлениями – оптимизируя всю систему.

Cognoa сильно зависит от машинного обучения, что изначально привлекло вас к этой технологии?

Машинное обучение (МО) отлично подходит для нахождения закономерностей в данных. Много данных является сложным и многомерным – включая наблюдательные данные, сделанные на детях во время оценки. Для диагностики поведенческих расстройств, таких как аутизм, существуют социальные измерения, сенсорные измерения, зависимость и независимость времени, а также вариации в эмоциях, движениях, жестах, ответах и многое другое. Все эти компоненты необходимо учитывать при принятии решения, и МО может помочь клиницистам выяснить, какие конкретные функции коррелируют с другими и какие нет. Это может помочь выявить наиболее актуальные функции, которые в конечном итоге определяют решение.

Мы можем использовать МО, чтобы проникнуть в шум и найти существенные функции, а также создать математическую модель для генерации цифрового фенотипа для ребенка. Но это только начало. Что нужно сделать дальше, так это определить, как оценить эти функции таким образом, чтобы это было точным, масштабируемым и повторяемым.

Cognoa прежде всего является компанией, посвященной улучшению результатов здравоохранения, в частности тех, которые связаны со здоровьем развития детей. Мы не являемся компанией, посвященной конкретной технике, per se. Машинное обучение может помочь нам принимать решения быстрее, может помочь исключить ошибки в процессе и критически помочь значительно увеличить охват разнообразных социально-экономических популяций, равных количеств мальчиков и девочек и всех культур и рас. Но для этого обучение машины необходимо сочетать с правильным транспортным средством для потока данных. Итак, Cognoa также посвящена обеспечению того, чтобы МО – которое демонстрировало высокую клиническую точность – было доступно через повсеместные технологии (такие как смартфон), чтобы сделать процесс быстрым, эффективным и доступным.

Можете ли вы обсудить, как Cognoa использует последние технологии ИИ и машинного обучения, чтобы ввести новый парадигму ухода за аутизмом?

Принеся диагностику аутизма в цифровую эпоху, Cognoa является пионером нового подхода к диагностике аутизма для улучшения результатов здравоохранения, качества жизни для семей и, делая это, улучшения того, что сегодня является очень сложной системой. Как обсуждалось, в настоящее время педиатры отправляют большинство детей с подозрением на задержку развития к специалистам для диагностики и назначения лечения. Многие семьи сталкиваются с долгим диагностическим процессом, часто ожидая месяцы или даже годы перед тем, как их дети могут получить диагноз, необходимый для начала соответствующего, жизненно важного ухода.

Подход Cognoa вводит новый парадигму ухода за аутизмом, наделив педиатров возможностью поставить точный диагноз в первичной медицинской помощи. Это значительно выигрывает для специалистов и детей, поскольку позволяет специалистам сосредоточиться на детях с более сложными проявлениями, а не иметь длинные списки ожидания для детей, которые менее сложны для диагностики, тем самым улучшая и оптимизируя всю систему. Цель – позволить большему количеству детей начать раннюю интервенцию аутизма раньше, во время раннего, критического нейроразвитого окна, когда интервенции имеют наибольший потенциал для улучшения результатов жизни для детей и семей, живущих с аутизмом.

Как я упоминал, ИИ Cognoa также был сознательно построен для принятия пола, расы, этнической и социально-экономической принадлежности, тем самым исключая врожденные человеческие предубеждения, которые исторически мучили диагностику аутизма. Делая это, Cognoa демократизирует диагностику аутизма для всех детей, чтобы помочь создать равный уход для всех детей.

Мы решаем проблему доступа к уходу двумя различными способами. Во一般е, педиатры намного более доступны для детей и семей, чем специалисты по аутизму, которых есть значительная нехватка. Наделив и поощряя педиатров поставить диагноз (в соответствии с рекомендациями Американской академии педиатрии для педиатров, чтобы начать диагностировать аутизм в первичной медицинской помощи), дети и семьи получают больший доступ к уходу. Во-вторых, цифровая природа нашего устройства означает, что педиатры смогут использовать его для точного захвата ввода удаленно через телемедицину. Это делает диагностику аутизма возможной даже с географическими или другими логистическими проблемами, такими как в середине пандемии.

Можете ли вы обсудить некоторые усилия Cognoa по использованию машинного обучения для того, чтобы сделать диагностику аутизма более объективной и эффективной?

Исследования постоянно показывают, что различия в диагностике аутизма по половому, расовому, этническому и социально-экономическому признакам широко распространены. Девочки, например, диагностируются с аутизмом в среднем на 1,5 года позже, чем мальчики. Кроме того, 1 из 4 детей в возрасте до 8 лет, живущих с аутизмом, большинство из которых являются чернокожими или испанцами, не диагностируются вообще. Это связано с исторической нехваткой понимания того, как аутизм проявляется у девочек и в меньшинствах, а также с барьерами, влияющими на доступ этих детей к уходу.

Хотя часто существует обеспокоенность, что ИИ увековечивает такие предубеждения из-за основного предубеждения в данных, которые он получает, в Cognoa мы сознательно построили свои алгоритмы ИИ для принятия пола, расы, этнической и социально-экономической принадлежности, чтобы решить эти давние неравенства. Это включало использование исторических данных пациентов, принадлежащих тысячам детей из различных слоев населения. Эти данные включают различные состояния, проявления и коморбидности и представляют оба пола в поддерживаемом возрасте.

Используя этот широкий набор данных, ИИ Cognoa оценивает тысячи человеческих черт и функций, что позволяет ему устанавливать тонкие связи, которые информируют текущее и будущее поведенческое здоровье (состояния) с точностью и скоростью, которые клиницисты просто не могут сравнить, исключая врожденные человеческие предубеждения.

Можете ли вы описать, что такое ASD-терапия Cognoa и как она поможет улучшить социально-эмоциональную обратную связь?

Терапия аутизма Cognoa находится в клинической разработке, поэтому я не могу раскрыть, как она будет работать. Я могу, однако, поделиться тем, что Cognoa разрабатывает терапевтические решения, которые нацелены на основные дефекты аутизма, такие как социально-эмоциональное распознавание и вовлечение. Цифровое терапевтическое решение Cognoa для аутизма также получило статус прорывной технологии от FDA.

Я очень взволнован использованием цифровых решений для улучшения ухода за аутизмом и жизни детей и семей, живущих с аутизмом.

До того, как лицензировать Superpower Glass для Cognoa, в моей лаборатории в Стэнфорде мы перевели решение из концепции в тщательно протестированный инструмент компьютерного зрения. Система показывает очень значительный терапевтический эффект по сравнению с контролем после только шести недель использования. Результаты были опубликованы в JAMA Pediatrics в прошлом году.

Мы также изобрели новый инструмент (guesswhat.stanford.edu), который, подобно Superpower Glass, дополняет реальность ребенка, чтобы поощрять про-социальное поведение с его игровым партнером. Мы планируем протестировать его в рандомизированном контролируемом исследовании и в конечном итоге представить его общей популяции детей, живущих с аутизмом.

Есть ли что-то еще, что вы хотели бы поделиться о Cognoa?

В сентябре 2020 года Cognoa объявила, что компания будет подавать свою диагностическую систему аутизма в FDA для разрешения, после успешного основного исследования, в котором устройство превзошло все эталонные показатели FDA. Это представляет собой интересную веху в миссии Cognoa по улучшению жизни детей и семей, живущих с аутизмом. Мы также в настоящее время готовим результаты исследования для публикации в рецензируемом журнале и с нетерпением ждем возможности поделиться дальнейшим прогрессом в будущем.

Спасибо за отличное интервью, читатели, которые хотят узнать больше, должны посетить Cognoa.