Neue medizinische Entdeckungen: Bier im Knie und Mini-Hirn im Herz

KI erkennt Konsum von Bier am Knie

In immer mehr Bereichen des Lebens wird inzwischen Künstliche Intelligent eingesetzt – so auch in der Medizin. Während Ärzte einzelne Brüche auf einem Röntgenbild erkennen, können KIs ganze Muster finden. Dass diese nicht immer das sind, was sie vorgeben, zeigen US-amerikanische Forscher von der Dartmouth University in einem eindrucksvollen Beispiel mit Bier.

Im Rahmen ihrer Studie hat ein KI-Modell anhand von Knie-Röntgenbildern auf den Bier- und Bohnenkonsum der Patienten geschlossen. Der Haken an der Sache: Bier und Bohnen hinterlassen nachweislich keine Spuren an Knochen und Gelenken. Dennoch lag die KI bei den Bohnen zu 63 Prozent und beim Bier sogar zu 73 Prozent richtig. Diese treffsicheren, aber zusammenhangslosen Vorhersagen können schließlich enorme Gefahren bergen.

„Wir haben gezeigt, dass neuronale Netzwerke überraschend genaue Vorhersagen treffen können, denen es an jeglicher Realität mangelt – sie suggerieren Verbindungen, für die es keine bekannten medizinischen Erklärung gibt“, erklären die Forscher in ihrer Studie.

Anhand von Röntgenaufnahmen des Knies erkannte die KI in 73 Prozent der Fälle richtig, dass der Patient regelmäßig Bier trinkt. Foto: Voyagerix/iStock

„Die Modelle decken weder eine verborgene Wahrheit über Bohnen oder Bier auf, die in unseren Knien verborgen ist, noch ist die Genauigkeit auf reinen Zufall zurückzuführen. Dies ist eine Situation, in der ein Modell lernt, sein Ziel zu erreichen, indem es unbeabsichtigte oder einfachere Muster in den Daten ausnutzt, anstatt die komplexeren, zugrunde liegenden Beziehungen zu lernen, die es eigentlich lernen sollte“, so die Forscher weiter.

Möglich ist beispielsweise, dass KI auf den Röntgenbildern Frauen- und Männer-Knie unterscheiden kann. Da statistisch gesehen mehr Männer als Frauen Bier trinken, lässt sich daraus – zumindest scheinbar – auf den Bierkonsum schließen.

Mit ihrer Entdeckung wollen die Forscher zeigen, dass KI-Modelle zwar Muster erkennen können, diese aber nicht immer sinnvoll oder zuverlässig sind. „Es ist unglaublich einfach, in die Falle zu tappen und anzunehmen, dass das Modell genauso ‚sieht‘ wie wir. Letztendlich tut es das aber nicht“, sagt Studienautor Brandon G. Hill abschließend.

Fremde Chemikalien in unserem Körper

Kraftstoffe, Farben und Rohre haben eine Gemeinsamkeit: In der Vergangenheit enthielten diese Blei und wurden weltweit vielfach genutzt. Lange Zeit war jedoch unbekannt, dass dieses Schwermetall zu schweren Vergiftungen und erheblichen Schäden beim Menschen führte. Ähnlich wie die versteckten Gefahren von Blei sind auch viele der modernen Chemikalien und ihre möglichen langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen noch immer kaum bekannt.

Um dieses Problem anzugehen, haben Forscher der Universität Chiba in Japan eine innovative Methode entwickelt, um chemische Fremdstoffe im menschlichen Körper nachzuweisen. Dabei unterschieden die Forscher um Dr. Akifumi Eguchi zwei Formen: endogene, also vom Körper natürlich produzierte, und exogene Chemikalien, die aus externen Quellen wie Luft, Wasser oder Lebensmitteln stammen.

Eine Analyse der Serumproben von 84 schwangeren Frauen in der 32 Schwangerschaftswoche identifizierte 106 Verbindungen, von denen 51 endogen und 55 exogen waren. Die meisten exogenen Chemikalien scheinen dabei über die Nahrung in den Körper gelangt zu sein.

In Proben von 84 Studienteilnehmerinnen entdeckten die Forscher 106 Chemikalien, davon 51 natürlich produzierte und 55 von außen aufgenommene. Foto: ThamKC/iStock

Außerdem fanden sie Verbindungen, die mit möglichen Gesundheitsrisiken in Verbindung gebracht werden wie Phthalate und Parabene. Darüber hinaus konnten die Forscher einige Chemikalien identifizierten, die nachweislich die biologischen Stoffwechselwege und den Energiestoffwechsel beeinflussen.

Inwieweit die körperlichen Auswirkungen auf die Chemikalien oder vielleicht sogar auf die Nahrung selbst zurückzuführen seien, müsse weiter untersucht werden. Der Grundstein für weitere Forschungen sei jedoch gelegt.

„Unsere Erkenntnisse können zur Verbesserung der öffentlichen Gesundheit, der Einführung neuer Chemikalienvorschriften und entsprechenden Schutzmaßnahmen beitragen“, sagt Dr. Eguchi.

Weihnachtsmann fällt durch den Gesundheitscheck

Ein von Adam Taylor, Direktor des Lernzentrums für klinische Anatomie der Universität Lancaster, durchgeführter „Gesundheitscheck des Weihnachtsmanns“ gibt Anlass zur Sorge, teilte das Unstatistik-Team vom RWI – Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung e.V. humorvoll mit. Der Weihnachtsmann leidet offensichtlich unter Fettleibigkeit.

Zwar schütze ihn sein Bauchfett vor der Kälte und vor den Folgen von Unfällen mit seinem Schlitten – aber das Übergewicht sollte nach medizinischen Erkenntnissen seine Lebenserwartung erheblich verkürzen. Seine roten Wangen sind ein Hinweis auf übermäßigen Alkoholkonsum, weshalb er den Schlitten eigentlich gar nicht steuern dürfen. Und sein ständiger Aufenthalt in rußigen Schornsteinen dürfte über kurz oder lang zu einer schweren Lungenerkrankung führen.

Weihnachten scheint aber auch der Gesundheit der Beschenkten zu schaden: Weihnachtplätzchen, Adventskalender, Würstchen mit Kartoffelsalat enthalten diversen Studien zufolge potenziell krebserregende Schadstoffe und Alkohol kann selbst in geringen Mengen das Krebsrisiko erhöhen.

Raclette und Fondue können wiederum zu Durchfallerkrankungen führen und Gänse- oder Entenbraten sind nicht nur ungesund, auf diese Gerichte sollte man allein schon aus Tierschutzgründen verzichten. Das alles kombiniert mit den Familienangehörigen, die sich um den Tannenbaum versammeln, führt zu einem steigenden Herzinfarktrisiko.

Zu Weihnachten können Familien besinnlich und friedlich zusammenkommen. Foto: Drazen Zigic/iStock

Wie in mehreren Unstatistiken dargelegt, leiden die meisten der diesen Meldungen zugrundeliegenden Studien unter erheblichen methodischen Schwächen: kleine und häufig nicht repräsentative Stichproben, eine unzureichende Berücksichtigung von Störfaktoren oder unüberprüfbare Selbstangaben der Teilnehmenden. Viel wichtiger ist jedoch, dass die meisten dieser Studien lediglich Korrelationen und keine kausalen Zusammenhänge aufdecken.

Generell lässt sich sagen: In Abwesenheit von Vorerkrankungen schaden Weihnachtsplätzchen, Würstchen und Adventskalender unserer Gesundheit nur bei übermäßigem Konsum. Denn wie schon Paracelsus wusste: Die Menge macht das Gift – wir müssen die Festtage also nicht mit Brot und Wasser verbringen.

Zweites „Gehirn“ im Herz entdeckt

Lange Zeit ging man davon aus, dass das Herz ausschließlich durch das Nervensystem gesteuert wird. Als Schnittstelle zwischen Gehirn und Herz galt ein einfaches neuronales Netz, das in den oberflächlichen Schichten der Herzwand eingebettet ist und das die Signale des Gehirns weiterleitet.

Eine Entdeckung von schwedischen und US-amerikanischen Forschern deutet jedoch darauf hin, dass das simple Netz weit mehr kann, als nur Signale weiterleiten. Vielmehr verfüge unser Herz über ein eigenes komplexes Nervensystem – quasi ein zweites „Gehirn“ –, das für die Steuerung seines Rhythmus entscheidend ist.

„Dieses ‚kleine Gehirn‘ spielt eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung und Kontrolle des Herzschlags, ähnlich wie das Gehirn rhythmische Funktionen wie Fortbewegung und Atmung reguliert“, erklärte Konstantinos Ampatzis, leitender Forscher am Karolinska Institutet, Schweden.

Forscher haben ein zweites, kleineres „Gehirn“ im Herzen gefunden, das den Herzschlag steuert. Foto: yodiyim/iStock

Die Forscher identifizierten mehrere Arten von Neuronen im Herzen, die unterschiedliche Funktionen haben, darunter jene mit Schrittmachereigenschaften. Diese Erkenntnis stellt die derzeitige Auffassung darüber, wie der Herzschlag gesteuert wird, infrage.

„Wir waren überrascht zu sehen, wie komplex das Nervensystem des Herzens ist“, sagt Ampatzis. „Ein besseres Verständnis dieses Systems könnte zu neuen Erkenntnissen über Herzkrankheiten führen und zur Entwicklung neuer Behandlungsmethoden beitragen.“

Entdeckt haben die Forscher das Mini-Gehirn nicht am Menschen selbst, sondern bei Zebrafischen. Da deren Herzen ähnliche Frequenz und Funktionen besitzen wie das des Menschen, schließen sie daraus, dass auch der Mensch dieses „Organ“ besitzt. Künftig soll weiter untersucht werden, wie das Gehirn des Herzens mit dem eigentlichen Gehirn zusammenarbeitet.

Salbe statt Spritze

Viele Menschen haben Angst vor Spritzen. Daher arbeiten Forscher weltweit daran, Impfungen auf eine andere Art und Weise durchzuführen. Die neueste Variante kommt von Dr. Michael Fischbach, Professor für Bioengineering an der Universität Stanford, in Form einer Salbe. Anstatt mittels Nadel könnte der Impfstoff als Creme völlig schmerzfrei auf die Haut aufgetragen werden.

Um dies zu bewerkstelligen, experimentieren Fischbach und seine Kollegen mit einer Bakterienart, die auf der Haut fast aller Menschen vorkommt: Staphylococcus epidermidis. Zwar ist seit längerem bekannt, dass die Bakterien eine Immunantwort und damit die Produktion von Antikörpern auslösen können, allerdings waren Wirkungskraft und Funktionsweise unklar.

Ihre Studie an Mäusen, bei denen das Bakterium nicht vorkommt, zeigte, dass das Immunsystem der Mäuse Antikörper bildete. „Die Werte dieser Antikörper stiegen langsam an, dann etwas mehr und dann noch mehr. Nach sechs Wochen hatten sie eine höhere Konzentration erreicht, als man bei einer normalen Impfung erwarten würde – und sie blieben auf diesem Niveau“, erklärte Fischbach.

Aber funktioniert das auch bei uns? Die Forscher zeigen sich optimistisch: „Wir wissen, dass es bei Mäusen funktioniert. Als Nächstes müssen wir zeigen, dass es auch bei Affen funktioniert. Genau das werden wir tun“, erklärt Fischbach.

Schritt für Schritt verwandelten die Forscher die Bakterien in einen lebenden, sofort einsatzbereiten Impfstoff. Dabei entdeckten sie, dass ein Protein namens „Aap“ am stärksten für die Immunreaktion verantwortlich ist. Damit könnten die Forscher einen universellen Schlüssel gefunden haben: „Wir glauben, dass dieser Impfstoff bei Viren, Bakterien, Pilzen und einzelligen Parasiten funktionieren wird“, so die Forscher.