Дейностите в GATE в приложната област „Дигитално здравеопазване“ се основават на опита на нашите изследователи, свързан със създаването на методи от всички области на човешкото познание, използвайки анализ на данни, изкуствен интелект, машинно обучение, идентификация и анализ на системи, динамични модели, биостатистика, биоинформатика и приложението им за решаване на реални биомедицински проблеми. Подходът е известен като транслационна медицина [TM]. TM има за цел да подобри човешкото здраве и дълголетие чрез определяне на значението на новите открития в науката за данни, информатиката, математиката, физическите науки и науките за живота за човешките заболявания, тяхната превенция и лечение.
GATE цели да допринесе за здравословен и дълъг живот посредством иновации, анализ на големи данни, алгоритми, изкуствен интелект, машинно обучение, дълбоко обучание и дигиталната трансформация като цяло, приложени във всичките фази на медицинската дейност: превенция, диагностика, лечение и домашни грижи.
Започнахме от най-сложната и значима част на TM, а именно изучаването на човешкия мозък и свързаните с него заболявания, наречена Транслационна невронаука [TН], която разширява разбиранията за мозъчната структура, функция и заболявания и прхвърля тези познания към клинични приложения и нови терапии на разстройствата на нервната система. TН се занимава с нарушенията на неврологичното развитие и невродегенеративните заболявания.
Нарушенията на неврологичното развитие са болести, обхващащи епилепсия, болести от аутистичния спектър (ASD), затруднения в ученето, и някои невромускулни заболявания. Изследванията на TН са фокусирани върху изясняването на механизмите и причините и за нарушенията на неврологичното развитие, независимо дали са генетични, екологични или комбинирани, и също и върху тактиките за превенция и лечение, когато това е възможно.
Невродегенеративните заболявания са резултат от невронна загуба на функция с течение на времето, което води до клетъчна смърт. Например болестта на Алцхаймер, болестта на Паркинсон и т.н. Изследванията на TН се фокусират върху механизмите за тези заболявания и отражението им върху приема на на лекарства.
Нашата методология включва медицински изображения, структури от данни, ИИ модели и аналитични и терапевтични техники като електрофизиология, невро-imaging, генна терапия и стволови клетки, жизнени показатели и поведение, мозъчни мрежи, динамични модели и др. Планираме да използваме изчислителни модели върху сложни процеси в различни мащаби на разглеждане и динамиката на сложните мрежи. Нашата концепция е да поставим моделите в центъра на изследванията. По този начин динамичните модели и изкуствения интелект и техниките за обучение заедно с мрежовата динамика могат да обвържат различните модалности и мащаби в мощен инструмент за научноизследователска и развойна дейност. Очакваните резултати са изцяло персонализирани и същевременно дават пълна представа за позицията на конкретния пациент в спектъра на неврологичните заболявания като цяло.
Направление 1. Болест на Алцхаймер. Болестта на Алцхаймер продължава да бъде активно направление в плановете за научноизследователска и развойна дейност на GATE. Продължавайки научните изследвания в областта, планираме да обогатим набора от необходими условия за ранна диагностика на заболяването и да разширим резултатите за други видове деменция и подобни заболявания.
Направление 2. Наблюдение на пациента чрез дистанционни сензори в реално време и известяване за опасни събития. Целта е да се изгради система в реално време, използваща дистанционни оптични сензори, която следва и защитава пациента, като предупреждава при нарушаване на жизнените функции (признаците на живот) или при опазност от летални синдроми като SUDEP, SIDS, централна апнея и др.
Направление 3. Мултистабилна автономна невродинамика. Целта е да се изгради нова рамка за моделиране на автономни системи, използвайки физиологично мотивирани нелинейни многостабилни модели с физиологично информиран избор на параметри.
Направление 4. Виртуален пациент. Създаване на компютърни архитектури, подобни на мозъка, за целите на клиничната диагностика и наблюдение. Системата може да поставя за решаване клинични проблеми, свързани със системни дефицити, поведенчески проблеми и други патологични състояния, като ефективно предоставя платформа за симулация „виртуален пациент“ за тестване на нови коригиращи или контролиращи подходи и терапии.
Направление 5. Прогнозиране на лекарствения отговор. Ние не планираме да подходим към проблема на молекулярно и генетично ниво (micro-scale), както в проучванията на прецизната медицина, а на нивото на мащабни (large-scale) измервания, модели и мрежова динамика.
Дигиталното здравеопазване не е самостоятелна посока на GATE. Синергията между него и останалите теми за стратегически приложения на GATE може да се види в:
a) градивните елементи на reinforced, autonomous learning използвани за персонализиране в реално време; наблюдение на обществени места в реално време; откриване и предупреждение за различни рискови събития, типове поведение и др.;
б) припокриването на заобикалящите методологии и области на приложение, с останалите теми а именно: големи данни, ИИ, системен анализ, иновативни алгоритми, информатика, математика, теория на графите, науки за живота, физически науки, компютърно зрение, наука за данни, машинно обучение, медицински изображения, биомаркери , модели на свързване и др.
Разработването на проектите на GATE в областта на Дигиталното здравеопазване се осъществява в сътрудничество с водещи световни университети, болници, научни и обществени организации.