Денніс Волл, PhD, співзасновник Cognoa – Інтерв’ю Серія

Денніс Волл, PhD, є асоційованим професором педіатрії та психіатрії в Стенфордському університеті і є співзасновником Cognoa. Cognoa присвячена створенню неперевершеного стандарту догляду за поведінковим здоров’ям дітей, який забезпечує рівний доступ до ранньої інтервенції шляхом доставки високоякісних продуктів для поліпшення результатів протягом усього життя для всіх дітей і сімей.

Ви довгий час мали особисті стосунки з людиною, яка має аутизм. Чи можете ви описати цей стосунок і що ви дізналися з нього?

Моя своячка має тяжкий аутизм. Я фактично знав її з підліткового віку. Я відвідував Бостонський коледж з її кузеном і моїм другом, але я жив у Кейп-Коді, який часто був поїздкою туди і назад протягом 2 годин. Після деякого часу мій друг наполягав, щоб я почав зупинятися в його будинку протягом тижня, і я з радістю погодився. Я став близьким з їхньою сім’єю. Так я познайомився з Беккі і висхідними та низхідними аспектами аутизму.

Я потім закінчив навчання з інтегративної біології в Університеті Каліфорнії, Берклі, і комп’ютерної генетики в Стенфорді, а потім повернувся до Бостона з моєю дружиною, Еббі, і почав нове призначення викладача в Гарварді. Потім у мене була можливість присвятити свою лабораторію і академічні дослідження розумінню аутизму і знаходженню способів застосувати свою підготовку для знаходження рішень для сімей, таких як сім’я Беккі. Це привело мене по багатьох дорогах, найбільш важливим з яких було свіже поглянути на реалії і виклики сучасної системи діагностики аутизму. Мій особистий досвід з аутизмом навчив мене, що нові інновації і зміни сильно потрібні для багатьох сімей у тому, як ми діагностуємо і лікуємо аутизм.

Ви часто описуються як “поганий хлопець” досліджень аутизму, чи відчуваєте ви, що ця репутація заслужена?

Я не думаю, що опис є універсально поширеним поглядом. Нещодавно мене прийняли до колегії Американського коледжу медичної інформатики, і мене назвали дев’ятим серед кращих дослідників аутизму у світі. Я провів останні 16 років, працюючи над знаходженням кращих рішень для діагностики і лікування аутизму.

Той факт, що батьки повинні часто чекати один до трьох років, щоб отримати діагноз аутизму і почати лікування для своїх дітей, що призводить до багатьох випадків пропущеного критичного періоду раннього нейророзвитку (що обмежує ефективність лікування), спонукав мене використовувати штучний інтелект і машинне навчання для розробки рішення, яке поліпшить результати і поточну систему. Час очікування продовжує погіршуватися через зростаючу нестачу фахівців поведінкового здоров’я. COVID-19 ще більше посилює проблеми доступу до діагностики. Чисто зрозуміло, що нам потрібно інновувати і приймати нові рішення, які можуть допомогти дітям і їхнім сім’ям отримати діагноз і догляд, швидше і більш ефективно. Cognoa робить це, і моя основна увага полягає в тому, щоб рухати інновації і створювати рішення, які можуть допомогти всім сім’ям рівноправно і в потрібний час. Інновації і співробітництво у сфері охорони здоров’я сильно потрібні – і це можливо.

Чи можете ви розповісти, чому вас так сильно приваблює книга Чарльза Дарвіна “Про походження видів”?

Я люблю біорізноманіття. Я люблю зрозуміти світ. Я люблю те, що Дарвін викликав систему своєю єретичною теорією про те, як види з’явилися і продовжують з’являтися. Його книга також артикулює алгоритм для категоризації організмів через фізичні, поведінкові і морфологічні характеристики, який запустив сувору область математичних основ для кількісного визначення форм життя. Області систематики, філогенетики і популяційної генетики, хоча й здаються далекими від медицини, насправді не є такими. Як і складність видів, умови, такі як аутизм, мають багато форм, які потребують ретельного опису через математичні основи, такі як машинне навчання. Це робить процес більш об’єктивним, даних-орієнтованим і повертає нас до кількостей і чисел, які ми можемо використовувати дуже практично.

Чи можете ви розповісти про історію створення компанії Cognoa?

Через свій особистий досвід з аутизмом і професійні дослідження я заснував Cognoa з метою поліпшення поточної системи догляду за дітьми і сім’ями, які живуть з аутизмом, способами, які поліпшать їхнє життя. Під час навчання і спостереження за лікарями я був свідком величезних викликів, з якими зіштовхуються сім’ї при навігації в поточній системі, і особливо того, як процес діагностики не відповідає потребам сімей. Занадто багато сімей зіштовхуються з довгим і складним шляхом до отримання діагнозу. Як результат, діти пропускають критичний період раннього нейророзвитку, коли ранні інтервенції мають найбільший потенціал для поліпшення результатів протягом усього життя для дітей і сімей, які живуть з аутизмом.

Я почав свою посаду викладача в Гарварді з особливим акцентом на молекулярній основі аутизму. Ми знали (і знаємо), як галузь, що аутизм є генетичним і спадковим. Однак гени, відповідальні за це, не були чіткими. Я співпрацював з Бостонською дитячою лікарнею (тоді Дитячою лікарнею Бостона), і після багатьох комплексних аналізів я почав сумніватися в тому, як проводиться маркування – підтвердження класу або діагнозу для дитини.

Тому я спостерігав за клініцистами і клінічними техніками, які проводили оцінки аутизму, включаючи спостереження за одностороннім склом/дзеркалом, коли клінічні практики проводили інтерв’ю з батьками і дітьми, використовуючи стандарт оцінки, діагностичне інтерв’ю-ревізія (ADI-R) і розклад спостереження за аутизмом (ADOS). Я дізнався, що процес діагностики, хоча і добре спланований, дуже довгий і дуже складний для повторення, і що суб’єктивність неминуче проникає в рівняння. Все це мотивувало мене шукати швидші способи проведення діагностичних оцінок, оскільки якість життя і клінічні результати системи догляду залежать від точності і часу діагностики.

Я переорієнтував свої зусилля на фенотип і на те, як побудувати цифрові кількісні інструменти для фенотипування дітей з високою точністю, міжоцінковою надійністю і більшою ефективністю. Я зосередився на тому, чи можемо ми зменшити складність діагностики аутизму без суттєвої втрати точності. Відповідь – безумовно так.

З цим я міг почати шлях до збору коштів для нової компанії, яка почне зосереджуватися на поліпшенні шляху до діагностики. На даний момент педіатри пересилають більшість дітей з підозрою на затримку розвитку до спеціалістів для діагностики і призначення лікування. Це часто призводить до того, що діти і сім’ї чекають місяці або навіть роки, перш ніж їхня дитина отримає початковий діагноз аутизму і зможе почати життєво важливу терапію. Cognoa позиціонується для фундаментальної зміни цієї реальності, наділяючи педіатрів можливістю зробити діагноз в первинній медичній установі і підтримуючи спеціалістів, дозволяючи їм зосередитися на тих дітях, які мають більш складні презентації, таким чином оптимізуючи всю систему.

Cognoa сильно залежить від машинного навчання, що спочатку привабило вас до цієї технології?

Машинне навчання (ML) є excelente у знаходженні закономірностей у даних. Багато даних є складними і багатовимірними – включаючи спостережувані дані, зроблені для дітей під час оцінки. Для діагностики поведінкових захворювань, таких як аутизм, існують соціальні вимірювання, сенсорні вимірювання, залежність і незалежність від часу, а також варіації в емоціях, рухах, жестах, реакціях і більше. Все ці компоненти потрібно враховувати при прийнятті рішення, і ML може допомогти клініцистам визначити, які особливі характеристики корелюють з іншими і які ні. Це може допомогти ідентифікувати найбільш відповідні характеристики, які в кінцевому підсумку керують рішенням.

Ми можемо використовувати ML, щоб розрізати шум і знайти виразні характеристики, і створити математичну модель для генерації цифрового фенотипу дитини. Але це тільки початок. Що потрібно зробити далі, це визначити, як оцінювати ці характеристики таким чином, щоб було точним, масштабованим і повторюваним.

Cognoa перш за все є компанією, яка займається поліпшенням результатів охорони здоров’я, особливо тих, що стосуються дитячого розвитку. Ми не є компанією, яка прив’язана до певної техніки, як такої. Машинне навчання може допомогти нам приймати рішення швидше, може допомогти ліквідувати помилки в процесі і критично допомогти суттєво збільшити доступ до різноманітних соціально-економічних популяцій, до рівної кількості хлопчиків і дівчаток і до всіх культур і рас. Але для того, щоб це вдалося, навчання машини потрібно поєднати з правильним транспортним засобом для потоку даних. Тому Cognoa також зобов’язана забезпечити, щоб ML – який демонструє високу клінічну точність – був доступний через універсальні технології (такі як смартфон), щоб зробити процес швидким, ефективним і доступним.

Чи можете ви обговорити, як Cognoa використовує останні технології штучного інтелекту і машинного навчання для введення нового парадигми догляду за аутизмом?

Вводячи діагностику аутизму в цифрову епоху, Cognoa піонерує новий підхід до діагностики аутизму для поліпшення результатів охорони здоров’я, якості життя для сімей і, роблячи це, поліпшення того, що сьогодні є дуже складною системою. Як обговорювалося раніше, зараз педіатри пересилають більшість дітей з підозрою на затримку розвитку до спеціалістів для діагностики і призначення лікування. Багато сімей зіштовхуються з довгим процесом діагностики, часто чекаючи місяці або навіть роки, перш ніж їхня дитина може отримати діагноз, необхідний для початку відповідного, життєво важливого лікування.

Підхід Cognoa вводить нову парадигму догляду за аутизмом, наділяючи педіатрів можливістю зробити точний діагноз в первинній медичній установі. Це суттєво вигідно для спеціалістів і дітей, оскільки це дозволяє спеціалістам зосередитися на тих дітях, які мають більш складні презентації, а не мати довгі списки очікування для дітей, які менш складні для діагностики, таким чином оптимізуючи всю систему. Метою є дозволити більшій кількості дітей почати ранню інтервенцію раніше, під час раннього, критичного періоду нейророзвитку, коли інтервенції мають найбільший потенціал для поліпшення результатів протягом усього життя для дітей і сімей, які живуть з аутизмом.

Як я вже згадував, штучний інтелект Cognoa був свідомо побудований для прийняття статі, раси, етнічної та соціально-економічної походження, тим самим ліквідуючи вбудовані людські упередження, які історично ускладнювали діагностику аутизму. Це дозволяє Cognoa демократизувати діагностику аутизму для всіх дітей, щоб допомогти створити рівний догляд для всіх дітей.

Ми займаємося проблемою доступу до догляду двома окремими способами. Загалом кажучи, педіатри значно більш доступні для дітей і сімей, ніж спеціалісти з аутизму, яких існує значна нестача. Наділяючи і заохочуючи педіатрів робити діагнози (у відповідності з рекомендаціями Американської академії педіатрії для педіатрів почати діагностику аутизму в первинній медичній установі), діти і сім’ї отримують більший доступ до догляду. Другим є те, що цифровий характер нашого пристрою означає, що педіатри зможуть використовувати його для точного захоплення даних віддалено через телемедицину. Це робить діагностику аутизму можливою навіть з географічними або іншими логістичними викликами, такими як під час пандемії.

Чи можете ви обговорити деякі зусилля Cognoa щодо використання машинного навчання для того, щоб зробити діагностику аутизму більш об’єктивною і ефективною?

Дослідження постійно показують, що гендерні, расові, етнічні і соціально-економічні диспропорції широко поширені в діагностиці аутизму. Дівчатка, наприклад, діагностуються з аутизмом в середньому на 1,5 роки пізніше, ніж хлопчики. Крім того, 1 з 4 дітей до 8 років, які живуть з аутизмом, більшість з яких є чорними або іспанськими, не діагностовані взагалі. Це відбувається через історичну нестачу розуміння того, як аутизм проявляється в дівчатках і меншинних популяціях, а також через бар’єри, які впливають на доступ цих дітей до догляду.

Хоча часто існує занепокоєння, що штучний інтелект посилює такі упередження через вбудовані упередження в даних, які йому надають, в Cognoa ми свідомо побудували свої алгоритми штучного інтелекту для прийняття гендеру, раси, етнічної та соціально-економічної походження, щоб ліквідувати ці довготривалі нерівності. Це включало використання історичних даних пацієнтів, які належать тисячам дітей з різних背景ів. Ці дані включають різноманітні умови, презентації і коморбідності, і представляють обидві статі в підтримуваному віковому діапазоні.

Використовуючи цей широкий набір даних, штучний інтелект Cognoa оцінює тисячі людських ознак і характеристик, що дозволяє йому робити тонкі зв’язки, які інформують поточну і майбутню поведінкову здоровість (умови) з точністю і швидкістю, яких клініцисти просто не можуть досягти, ліквідуючи вбудовані людські упередження.

Чи можете ви описати, що таке ASD-терапевтичний засіб Cognoa і як він допоможе поліпшити соціально-емоціональну взаємодію?

Терапевтичний засіб Cognoa для аутизму знаходиться в клінічному розвитку, тому я не можу розкрити, як саме він буде працювати. Я можу лише поділитися тим, що Cognoa розробляє терапевтичні рішення, які націлені на основні дефекти аутизму, такі як соціально-емоціональне визнання і залучення. Цифрове терапевтичне рішення Cognoa для аутизму також отримало статус прориву від FDA.

Я дуже радий використовувати цифрові рішення для поведінкового здоров’я для суттєвого поліпшення лікування аутизму і терапії, а також життя дітей і сімей, які живуть з аутизмом.

До того, як ліцензувати Superpower Glass для Cognoa, в моєму лабораторії в Стенфорді ми перейшли від концепції до ретельно протестованого комп’ютерного інструменту зору. Система показала дуже суттєвий терапевтичний ефект у порівнянні з контрольними групами після лише шести тижнів використання. Результати були опубліковані в JAMA Pediatrics минулого року.

Ми також винайшли новий інструмент (guesswhat.stanford.edu), який, подібно до Superpower Glass, доповнює реальність дитини, щоб заохотити про-соціальну поведінку з його чи її партнером по грі. Ми плануємо протестувати його в рандомізованому контрольованому дослідженні і в кінцевому підсумку привести його до загальної популяції дітей, які живуть з аутизмом.

Чи є щось інше, що ви хотіли б поділитися про Cognoa?

У вересні 2020 року Cognoa оголосила, що компанія буде подавати свою діагностичну систему аутизму до FDA для схвалення, після успішного піlot-дослідження, в якому пристрій перевершив всі показники FDA. Це представляє собою захопливий етап у місії Cognoa щодо поліпшення життя дітей і сімей, які живуть з аутизмом. Ми також зараз готуємо результати дослідження для публікації в рецензованому журналі і очікуємо на подальший прогрес у майбутньому.

Дякую за велике інтерв’ю, читачам, які бажають дізнатися більше, слід відвідати Cognoa.