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

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, що забезпечує рівний доступ до ранньої інтервенції шляхом доставки високоякісних продуктів для поліпшення результатів життя для всіх дітей та сімей.

Ви довгий час мали особисті стосунки з людиною, яка має аутизм. Чи можете ви описати ці стосунки та те, що ви з них вивчили?

Моя своячениця має тяжкий аутизм. Я фактично знаю її з підліткового віку. Я відвідував Бостонський коледж з її кузеном і моїм другом, але я жив у Кейп-Коді, що часто було поїздкою туди й назад тривалістю 2 години. Після деякого часу мій друг наполягав, щоб я почав зупинятися в його будинку під час тижня, і я з радістю погодився. Я став близьким з їхньою сім’єю. Так я познайомився з Беккі та високами і низами аутизму.

Я продовжував навчання за спеціальністю інтегративної біології в Університеті Каліфорнії в Берклі та комп’ютерної генетики в Стенфорді, а потім повернувся до Бостона з моєю дружиною Еббі та розпочав нове призначення професора в Гарварді. Потім у мене з’явилася можливість присвятити свою лабораторну та академічну роботу розумінню аутизму та знаходженню способів застосування моїх знань для пошуку рішень для сімей, таких як сім’я Беккі. Це привело мене до багатьох доріг, найважливішими з яких був свіжий погляд на реалії та виклики сучасної системи діагностики аутизму. Мій особистий досвід з аутизмом навчив мене, що новаторські інновації та зміни сильно потрібні багатьом сім’ям у тому, як ми діагностуємо та лікуємо аутизм.

Вас часто називають “поганим хлопцем” досліджень аутизму, чи вважаєте ви, що ця репутація заслужена?

Я не думаю, що цей опис є загальновизнаною думкою. Нещодавно мене прийняли до колегії американського коледжу медичної інформатики та назвали дев’ятим серед кращих дослідників аутизму у світі. Я провів останні 16 років, працюючи над пошуком кращих рішень для діагностики та лікування аутизму.

Той факт, що батькам часто доводиться чекати один до трьох років, щоб отримати діагноз аутизму та розпочати лікування своїх дітей, у результаті чого багато дітей пропускають критичний ранній нейророзвитковий вік (що обмежує ефективність лікування), спонукав мене використовувати штучний інтелект та машинне навчання для розробки рішення, яке поліпшить результати та поточну систему. Часи очікування продовжують погіршуватися через зростаючу нестачу фахівців з поведінкового здоров’я. COVID-19 ще більше посилює проблеми доступу до діагностики. Чисто зрозуміло, що нам потрібно інновувати та приймати нові рішення, які допоможуть дітям та їхнім сім’ям отримати діагноз та догляд швидше та ефективніше. Cognoa робить це, і моя основна турбота полягає в тому, щоб рухати інновації та створювати рішення, які досягнуть усіх сімей рівним чином і в потрібний час. Інновації та співробітництво в спільноті охорони здоров’я вкрай потрібні – і це можливо.

Ви часто повертаєтеся до книги Чарльза Дарвіна “Про походження видів”. Що саме в цій книзі говорить вам так високо?

Я люблю біорізноманіття. Я люблю зрозуміти світ. Я люблю те, що Дарвін викликав систему своєю єретичною теорією про те, як види з’явилися та продовжують з’являтися. Його книга також формулює алгоритм для категоризації організмів через фізичні, поведінкові та морфологічні характеристики, який запустив суворе поле математичних основ для кількісного визначення форм життя. Області систематики, філогенетики та популяційної генетики, хоча здаються досить віддаленими 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 та повертає нас до кількостей та чисел, які ми можемо використовувати дуже практично.

Ви є засновником компанії Cognoa, чи можете ви поділитися історією створення цієї компанії?

Через мій особистий досвід з аутизмом та професійні дослідження я заснував Cognoa з метою поліпшення поточної системи догляду за дітьми та сім’ями, які живуть з аутизмом, щоб поліпшити їхнє життя. Під час навчання та спостереження за лікарями я бачив на власні очі величезні виклики, з якими зіштовхуються сім’ї при навігації в поточній системі, а особливо як процес діагностики неузгоджений з потребами сімей. Занадто багато сімей зазнають довгої та трудомісткої подорожі, щоб отримати діагноз. Як результат, діти пропускають критичний ранній нейророзвитковий вік, коли ранні інтервенції мають найбільший потенціал для поліпшення результатів життя для дітей та сімей, які живуть з аутизмом.

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

Отже, я спостерігав за клініцистами та клінічними техніками, які проводили оцінки аутизму, включаючи спостереження за одностороннім склом/дзеркалом, коли клінічні практики проводили інтерв’ю з батьками та дітьми, використовуючи стандартні оцінки догляду, діагностичне інтерв’ю-ревізія (ADI-R) та діагностичний графік спостереження (ADOS). Я дізнався, що процес діагностики, хоча й добре спланований, є дуже довгим і дуже важким для повторення, і що суб’єктивність неминуче проникає в рівняння. Все це мотивувало мене шукати швидші способи проведення діагностичних оцінок.

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

З цим я міг розпочати шлях до збору коштів для нової компанії, яка розпочне свою діяльність із поліпшення шляху до діагностики. Наразі педіатри пересилають більшість дітей з підозрою на затримку розвитку до спеціалістів для діагностики та призначення лікування. Це часто призводить до того, що діти та сім’ї чекають місяці або навіть роки, прежде ніж їхня дитина отримає початковий діагноз аутизму та зможе розпочати життєво важливу терапію. Cognoa готова фундаментально змінити цю реальність, надавши педіатрам можливість зробити діагноз у первинній медичній установі та підтримуючи спеціалістів, дозволяючи їм зосередитися на тих дітях, які мають більш складні презентації, а не мати довгі черги для дітей, які менш складні для діагностики, тим самим оптимізуючи всю систему.

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

Машинне навчання (ML) є чудовим у знаходженні закономірностей у даних. Багато даних є складними та багатовимірними – включаючи спостережувані дані, зроблені для дітей під час оцінки. Для діагностики поведінкових захворювань, таких як аутизм, існують соціальні вимірювання, сенсорні вимірювання, часова залежність та незалежність, а також варіації емоцій, рухів, жестів, реакцій та ін. Все це потрібно враховувати при прийнятті рішення, і ML може допомогти клініцистам визначити, які конкретні функції корелюють з іншими, а які ні. Це може допомогти ідентифікувати найбільш важливі функції, які в кінцевому підсумку керують рішенням.

Ми можемо використовувати ML, щоб проникнути в шум та знайти помітні функції, а також створити математичну модель для генерації цифрового фенотипу дитини. Але це тільки початок. Що потрібно зробити далі, це визначити, як оцінювати ці функції таким чином, щоб це було точним, масштабованим та повторюваним.

Cognoa в першу чергу є компанією, яка присвячена поліпшенню результатів охорони здоров’я, зокрема тих, що стосуються здоров’я дітей. Ми не є компанією, яка присвячена певній техніці, як такій. Машинне навчання може допомогти нам приймати рішення швидше, може допомогти усунути помилки в процесі та критично допомогти суттєво збільшити доступ до різноманітних соціально-економічних популяцій, до рівної кількості хлопчиків і дівчаток та до всіх культур і рас. Але для цього навчання машини повинно бути поєднано з правильним транспортним засобом для потоку даних. Тому Cognoa також присвячена тому, щоб забезпечити, щоб ML – яке демонструє високу клінічну точність – було доступне через універсальні технології (наприклад, смартфони), щоб зробити процес швидким, ефективним та доступним, як тільки це можливо. Крім того, цілком зрозуміло – для всіх – що роль технологій у вирішенні проблем нерівності та неефективності в галузі охорони здоров’я лише посилилася через COVID-19.

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

Відносячи діагностику аутизму до цифрової епохи, Cognoa піонерує новий підхід до діагностики аутизму для поліпшення результатів охорони здоров’я, якості життя сімей та поліпшення складної системи. Як вже обговорювалося, зараз педіатри пересилають більшість дітей з підозрою на затримку розвитку до спеціалістів для діагностики та призначення лікування. Багато сімей зазнають довгої діагностичної процедури, часто чекаючи місяці або навіть роки, прежде ніж їхня дитина отримає діагноз, необхідний для початку відповідного, життєво важливого лікування.

Підхід Cognoa вводить нову парадигму догляду за аутизмом, надавши педіатрам можливість зробити точний діагноз у первинній медичній установі. Це суттєво вигідно для спеціалістів та дітей, оскільки це дозволяє спеціалістам зосередитися на тих дітях, які мають більш складні презентації, а не мати довгі черги для дітей, які менш складні для діагностики, тим самим оптимізуючи всю систему. Метою є дозволити більшій кількості дітей розпочати ранню інтервенцію щодо аутизму раніше, під час раннього, критичного нейророзвиткового вік, коли інтервенції мають найбільший потенціал для поліпшення результатів життя для дітей та сімей, які живуть з аутизмом.

Як я вже зазначав, AI Cognoa була свідомо побудована, щоб прийняти гендер, расу, етнічну та соціально-економічну походження, тим самим усунувши вроджені людські упередження, які історично ускладнювали діагностику аутизму. Це робить Cognoa компанією, яка демократизує діагностику аутизму для всіх дітей, щоб допомогти створити рівний догляд для всіх дітей.

Ми вирішуємо проблему доступу до догляду двома різними способами. Загалом педіатри значно більш доступні для дітей та сімей, ніж спеціалісти з аутизму, яких бракує. Надавши педіатрам можливість зробити діагноз (у відповідності з рекомендаціями американської академії педіатрії щодо початку діагностики аутизму в первинній медичній установі), діти та сім’ї отримують більший доступ до догляду. Другим є цифровий характер нашого пристрою, який дозволяє педіатрам використовувати його для точного захоплення даних дистанційно через телемедицину. Це робить діагностику аутизму можливою навіть при географічних або інших логістичних проблемах, таких як під час пандемії.

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

Дослідження постійно показують, що гендерні, расові, етнічні та соціально-економічні диспропорції широко поширені у діагностиці аутизму. Дівчатка, наприклад, діагностують аутизм у середньому на 1,5 роки пізніше, ніж хлопчиків. Крім того, 1 з 4 дітей до 8 років, які живуть з аутизмом, більшість з яких є чорними або іспанськими, не діагностуються зовсім. Це відбувається через історичну відсутність розуміння того, як аутизм проявляється у дівчаток та меншин, а також через бар’єри, які впливають на доступ цих дітей до догляду.

Хоча часто існує занепокоєння, що AI посилює такі упередження через вбудовані упередження в даних, які йому надають, у Cognoa ми свідомо побудували свої алгоритми AI, щоб прийняти гендер, расу, етнічну та соціально-економічну походження, щоб вирішити ці тривалі нерівності. Це включало використання історичних даних пацієнтів, які належать тисячам дітей з різних背景ів. Ці дані включають різноманітні умови, презентації та супутні захворювання та представляють обидва гендери у всьому підтримуваному віковому діапазоні.

Використовуючи цей широкий набір даних, AI Cognoa оцінює тисячі людських рис та функцій, що дозволяє йому робити тонкі зв’язки, які інформують поточні та майбутні поведінкові захворювання (умови) з точністю та швидкістю, яких клініцисти просто не можуть досягти, усунувши вроджені людські упередження.

Чи можете ви описати, що таке ASD-терапія Cognoa, і як вона допоможе поліпшити соціально-емоціональну взаємодію?

Терапія аутизму Cognoa зараз знаходиться на стадії клінічного розвитку, тому я не можу розкрити, як саме вона працюватиме. Однак я можу поділитися тим, що Cognoa розробляє терапевтичні рішення, які націлені на основні дефіцити аутизму, такі як соціально-емоціональне визнання та взаємодія. Цифрове терапевтичне рішення Cognoa для аутизму також отримало статус прориву від FDA.

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

До того, як ліцензувати Superpower Glass для Cognoa, у моєму лабораторії в Стенфорді ми перевели рішення з концепції до суворо протестованого інструменту комп’ютерного 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, посилює реальність дитини, щоб заохотити просоціальну поведінку з його чи її партнером по грі. Ми плануємо протестувати його в рандомізованому контрольованому дослідженні та 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 подасть свою діагностичну систему аутизму до FDA для схвалення після успішного пивотального дослідження, в якому пристрій перевершив усі показники FDA. Це представляє собою захопливий етап у місії Cognoa щодо поліпшення життя дітей та сімей, які живуть з аутизмом. Ми також зараз готуємо результати дослідження для публікації в рецензованому журналі та сподіваємося поділитися подальшим прогресом у майбутньому.

Дякую за чудове інтерв’ю. Читачам, які бажають дізнатися більше, слід відвідати Cognoa.