Dennis Wall, PhD, medgrundare av Cognoa – Intervjuserie

Dennis Wall, PhD, är associerad professor i pediatrik och psykiatri vid Stanford University och medgrundare av Cognoa. Cognoa är dedikerad till att skapa en oöverträffad standard för vård inom pediatrisk beteendehälsa som säkerställer en jämlik tillgång till tidig intervention genom att leverera högkvalitativa produkter för att förbättra livslånga resultat för alla barn och familjer.

Du har länge haft en personlig relation med någon som har autism. Kan du beskriva denna relation och vad du har lärt dig av den?

Min svägerska har svår autism. Jag har faktiskt känt henne sedan jag var tonåring. Jag gick på Boston College High School med hennes kusin och min vän, men jag bodde på Cape Cod, som ofta var en pendling på 2 timmar tur och retur. Efter en tid insisterade min vän på att jag skulle börja bo hos dem under veckan, och jag tackade ja. Jag blev nära vän med deras familj. Det var så jag lärde känna Becky och hög- och lågpunkterna med autism.

Jag gick vidare och avslutade min utbildning i integrativ biologi vid UC Berkeley och komputationsgenetik vid Stanford och flyttade sedan tillbaka till Boston med min fru, Abby, och började en ny professur vid Harvard. Jag hade sedan chansen att ägna min forskning åt att förstå autism och hitta sätt att använda min utbildning för att hitta lösningar för familjer som Beckys. Det ledde mig ner på många vägar, varav den viktigaste var en ny titt på verkligheten och utmaningarna med dagens system för autismdiagnos. Min personliga erfarenhet av autism lärde mig att nya innovationer och förändringar behövs för många familjer i hur vi diagnostiserar och behandlar autism.

Du har ofta beskrivits som “den dåliga pojken” inom autismforskning, känner du att denna ryktbarhet är berättigad?

Jag tror inte att beskrivningen är en allmänt delad uppfattning. Jag valdes nyligen till fellow i American College of Medical Informatics och jag rankades som nummer nio bland världens främsta autismforskare. Jag har tillbringat de senaste 16 åren med att arbeta mot att hitta bättre lösningar för att diagnostisera och behandla autism.

Det faktum att föräldrar ofta måste vänta ett till tre år för att få en autismdiagnos och börja behandling för sina barn, vilket resulterar i att många missar en kritisk, tidig neurodevelopmental fönster (begränsar effektiviteten av behandlingen), fick mig att använda AI och maskinlärning för att utveckla en lösning som skulle förbättra resultaten och det nuvarande systemet. Väntetiderna fortsätter att försämras på grund av den växande bristen på beteendehälsospecialister. COVID-19 förvärrar ytterligare tillgångsutmaningarna till diagnos. Det är tydligt att vi måste innovativa och omfamna nya lösningar som kan hjälpa barn och deras familjer att få tillgång till diagnos och vård, snabbare och mer effektivt. Cognoa gör detta och mitt engagemang för att driva innovation och skapa lösningar som når alla familjer på ett jämlikt sätt och i rätt tid är mitt främsta bekymmer. Innovation och samarbete inom hälsovårdscommunityt är desperat behövligt – och det är möjligt.

Du återbesöker ofta Charles Darwins banbrytande bok “On the Origin of Species”. Vad är det med denna banbrytande bok som talar så högt till dig?

Jag älskar biodiversitet. Jag älskar att förstå världen. Jag älskar att Darwin utmanade systemet med en kättersk teori om hur arter uppkommer och fortsätter att uppkomma. Hans bok artikulerar också en algoritm för att kategorisera organismer genom fysiska, beteendemässiga och morfologiska egenskaper som lanserade en rigorös fält av matematiska grunder för att kvantitativt definiera former av liv. Fälten systematik, fylogeni och populationsgenetik, som kan tyckas vara långt ifrån medicin, är faktiskt inte det. Liksom komplexiteten hos arter har tillstånd som autism många former som kräver en noggrann beskrivning genom matematiska grunder som maskinlärning. Detta gör processen mer objektiv, data-driven och återför oss till kvantiteter och siffror som vi kan använda på mycket praktiska sätt.

Du är grundaren bakom Cognoa, kan du dela historien om hur företaget kom till?

På grund av mina personliga erfarenheter av autism och min professionella forskning grundade jag Cognoa med målet att förbättra det nuvarande systemet för vård för barn och familjer som lever med autism på sätt som kommer att förbättra deras liv. Under min utbildning och genom att skugga läkare såg jag förstahands erfarenheterna av de enorma utmaningarna som familjer möter när de navigerar i det nuvarande systemet och särskilt hur diagnosprocessen är feljusterad med familjernas behov. Alldeles för många familjer möter en lång och mödosam resa för att få en diagnos. Som ett resultat missar barnen en kritisk neurodevelopmental fönster när tidiga insatser har den största potentialen att förbättra livslånga resultat för barn och familjer som lever med autism.

Jag började min professur vid Harvard med fokus på den molekylära grunden för autism. Vi visste (och vet), som ett fält, att autism är genetiskt och ärftligt. Men de gener som är ansvariga var inte klara. Jag samarbetade med Boston Children’s Hospital (då Children’s Hospital of Boston), och efter många omfattande analyser började jag undra hur etiketteringen – bekräftelsen av klassen eller diagnosen för barnet – gjordes.

Så jag skuggade kliniker och kliniska tekniker som utförde autismbedömningar, inklusive observationer bakom enkelvägsglas/mirror, medan de kliniska praktikerna genomförde intervjuer med föräldrar och barn med hjälp av standardvårdsbedömningar, Autism Diagnostic Interview-Revised (ADI-R) och ADOS (Autism Diagnostic Observation Schedule). Jag lärde mig att diagnosprocessen, trots att den var väl utformad, var extremt lång och mycket svår att upprepa och att subjektivitet oundvikligen trängde in i ekvationen. Alla dessa element motiverade mig att leta efter snabbare sätt att utföra diagnostiska utvärderingar eftersom livskvalitet och kliniska resultat av vårdsystemet hänger på noggrannhet och tid till diagnos.

Jag omfokuserade min ansträngning på fenotypen – och på hur man kan bygga digitala kvantitativa verktyg för att fenotyp barn med hög noggrannhet, inter-rater-reliabilitet och större effektivitet. Jag var fokuserad på om vi kunde minska komplexiteten i autismdiagnosen utan en betydande förlust av noggrannhet. Svaret är definitivt ja.

Med detta kunde jag börja resan att samla in finansiering för ett nytt företag som skulle börja med att förbättra resan till diagnos. För närvarande hänvisar pediatriker de flesta barn med misstänkt utvecklingsförsening till specialister för att diagnostisera och förskriva behandling. Detta resulterar ofta i att barn och familjer väntar månader eller till och med år innan deras barn kan få en initial autismdiagnos och börja livsförändrande terapi. Cognoa är positionerad för att grundläggande förändra denna verklighet genom att ge pediatriker möjlighet att göra en diagnos i primärvården och stödja specialister genom att låta dem fokusera på de barn som har mer komplexa presentationer – och strömlinjeforma hela systemet.

Cognoa är starkt beroende av maskinlärning, vad var det som initialt drog dig till denna teknologi?

Maskinlärning (ML) är utmärkt på att hitta mönster i data. Mycket data är komplext och multidimensionellt – inklusive observationsdata som gjorts på barn under en utvärdering. För diagnos av beteendehälsotillstånd som autism finns det sociala mätningar, sensoriska mätningar, tidberoende och oberoende, samt variationer i känslor, rörelser, gester, svar och mer. Alla dessa komponenter behöver faktoreras in i ett beslut, och ML kan hjälpa kliniker att avgöra vilka specifika funktioner som korrelerar till andra och vilka som inte gör det. Det kan hjälpa till att identifiera de mest relevanta funktionerna som slutligen driver ett beslut.

Vi kan använda ML för att skära igenom bruset och hitta framträdande funktioner och producera en matematisk modell för att generera en digital fenotyp för ett barn. Men detta är bara början. Vad som behöver hända härnäst är att bestämma hur man ska poängsätta dessa funktioner på ett sätt som är noggrant, skalbart och upprepbart.

Cognoa är i första hand ett företag som är dedikerat till att förbättra hälsoutfall, särskilt de som rör barns utvecklingshälsa. Vi är inte ett företag som är dedikerat till en specifik teknik, per se. Maskinlärning kan hjälpa oss att fatta beslut snabbare, kan hjälpa till att eliminera fel i processen och kritiskt hjälpa till att dramatiskt öka räckvidden till olika socioekonomiska populationer, till lika många pojkar och flickor och till alla kulturer och raser. Men för att detta ska lyckas behöver maskinlärningens inlärning kopplas till rätt fordon för dataflöde. Så Cognoa är också dedikerat till att säkerställa att ML – som har visat sig vara högt kliniskt noggrant — är tillgängligt via allmänt tillgängliga teknologier (såsom smartphones) för att göra processen snabb, effektiv och så tillgänglig som möjligt. Dessutom är det uppenbart för alla att teknologins roll i att hantera hälsoskillnader och ineffektiviteter har bara förstärkts med COVID-19.

Kan du diskutera hur Cognoa använder den senaste AI- och maskinlärningsteknologin för att introducera en ny paradigm för autismvård?

Genom att föra autismdiagnosen in i den digitala tidsåldern är Cognoa en pionjär inom en ny tillvägagångssätt för autismdiagnos för att förbättra hälsoutfall, livskvalitet för familjer och genom att göra det, förbättra vad som idag är ett mycket komplext system. Som diskuterats ovan hänvisar pediatriker de flesta barn med misstänkt utvecklingsförsening till specialister för att diagnostisera och förskriva behandling. Många familjer möter en lång diagnostisk process, ofta väntar månader eller till och med år innan deras barn kan få den diagnos som krävs för att initiera lämplig, livsförändrande vård.

Cognoas tillvägagångssätt introducerar en ny paradigm för autismvård genom att ge pediatriker möjlighet att göra en noggrann diagnos i primärvården. Detta gynnar specialister och barn på lika sätt, eftersom det tillåter specialister att fokusera på de barn som har mer komplexa presentationer, snarare än att ha långa väntelistor för barn som är mindre komplexa att diagnostisera, och därmed förbättra och strömlinjeforma hela systemet. Målet är att möjliggöra för fler barn att börja autism-specifik tidig intervention tidigare, under den tidiga, kritiska neurodevelopmental fönstret, när interventioner har den största potentialen att förbättra livslånga resultat för barn och familjer som lever med autism.

Som jag nämnde tidigare byggdes Cognoas AI medvetet för att omfamna kön, ras, etnisk och socioekonomisk bakgrund, och därmed eliminera de inbyggda mänskliga fördomarna som historiskt har plågat autismdiagnos. Genom att göra detta demokratiserar Cognoa autismdiagnos för alla barn, för att hjälpa till att skapa lika vård för alla barn.

Vi hanterar tillgången till vård på två olika sätt. Generellt sett är pediatriker mer tillgängliga för barn och familjer än autism-specialister, av vilka det finns en betydande brist. Genom att möjliggöra och uppmuntra pediatriker att göra diagnoser (i linje med American Academy of Pediatrics’ riktlinjer för pediatriker att börja diagnostisera autism i en primärvårdsinställning), får barn och familjer större tillgång till vård. För det andra innebär den digitala naturen av vår enhet att pediatriker kommer att kunna använda den för att noggrant fånga indata på distans via telemedicin. Detta gör autismdiagnos möjlig även med geografiska eller andra logistiska utmaningar, såsom under en pandemi.

Kan du diskutera några av Cognoas insatser för att använda maskinlärning för att göra autismdiagnos mer objektiv och effektiv?

Forskning har konstant visat att kön, ras, etnisk och socioekonomisk disparitet är allmänt förekommande i autismdiagnos. Flickor, till exempel, diagnostiseras med autism i genomsnitt 1,5 år senare än pojkar. Dessutom är 1 av 4 barn under 8 år som lever med autism, de flesta av vilka är svarta eller spansktalande, inte diagnostiserade alls. Detta beror på en historisk brist på förståelse för hur autism manifesterar sig hos flickor och minoritetspopulationer, samt hinder som påverkar dessa barns tillgång till vård.

Medan det ofta finns en oro för att AI förstärker sådana fördomar på grund av underliggande fördomar i de data som den matas med, har Cognoa medvetet byggt sina AI-algoritmer för att omfamna kön, ras, etnisk och socioekonomisk bakgrund, för att tackla dessa långvariga ojämlikheter. Detta har involverat användningen av historiska patientdata som tillhör tusentals barn från olika bakgrunder. Dessa data inkluderar en mängd olika tillstånd, presentationer och komorbiditeter, och representerar båda könen över det stödda åldersintervallet.

Genom att använda denna breda datamängd utvärderar Cognoas AI tusentals mänskliga egenskaper och funktioner, vilket möjliggör att göra de subtila kopplingarna som informerar nuvarande och framtida beteendehälsotillstånd med en noggrannhet och hastighet som kliniker enkelt inte kan matcha, samtidigt som de eliminerar inbyggda mänskliga fördomar.

Kan du beskriva vad Cognoas ASD-terapeutiska är och hur det kommer att förbättra social-emotionell reciprocitet?

Cognoas autismterapi är under klinisk utveckling, så jag kan inte avslöja exakt hur det kommer att fungera just nu. Jag kan dock dela att Cognoa utvecklar terapeutiska lösningar som riktar sig mot kärndefekter i autism, såsom social emotionell igenkänning och engagemang. Cognoas digitala terapeutiska lösning för autism har också fått genombrottsstatus från FDA.

Jag är extremt entusiastisk över användningen av digitala beteendehälso-lösningar för att dramatiskt förbättra autismbehandling och terapi, och livet för barn och familjer som lever med autism.

Före licensiering av Superpower Glass till Cognoa, i mitt labb vid Stanford, tog vi lösningen från bevis på koncept till ett rigoröst testat datorseende-verktyg. Systemet visar en mycket signifikant behandlingseffekt i jämförelse med kontroller efter bara sex veckors användning. Resultaten publicerades i JAMA Pediatrics förra året.

Vi har också uppfunnit ett nytt verktyg (guesswhat.stanford.edu) som, liknande Superpower Glass, förstärker barnets verklighet för att uppmuntra prosocialt beteende med sin lekkamrat. Vi planerar att testa det i en randomiserad kontrollerad studie och slutligen ta det till den allmänna befolkningen av barn som lever med autism.

Finns det något annat du vill dela om Cognoa?

I september 2020 meddelade Cognoa att företaget skulle lämna in sin autismdiagnos till FDA för godkännande, efter en framgångsrik avgörande studie där enheten överträffade alla FDA-benchmark. Detta representerar en spännande milstolpe i Cognoas mission att förbättra livet för barn och familjer som lever med autism. Vi är också för närvarande i färd med att förbereda studieresultaten för publicering i en peer-granskad tidskrift och ser fram emot att dela ytterligare framsteg i framtiden. Tack för den underbara intervjun, läsare som vill lära sig mer bör besöka Cognoa.