Für Menschen mit Epilepsie ist nicht nur der Anfall selbst eine Belastung, sondern vor allem die ständige Ungewissheit. Denn die Anfälle bergen Sturzgefahr, Verletzungen oder Bewusstlosigkeit. Die Epilepsiebehandlung zielt primär auf Anfallsfreiheit durch antiepileptische Medikamente (Antikonvulsiva) ab. Das Problem: diese wirken nur bei etwa 60 Prozent der Patient:innen. Bei Nichtansprechen kommen Epilepsiechirurgie, Vagusnerv-Stimulation (VNS) oder auch eine ketogene Diät zum Einsatz.

Ein interdisziplinäres Team der Universität Paderborn geht einen anderen Weg. Professor Dr. Dr. Claus Reinsberger, Neurologe und Leiter des Sportmedizinischen Instituts, und Dr.-Ing. Tanuj Hasija vom Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik arbeiten an einer Lösung, die so einfach wie eine Smartwatch ist und Hoffnung für viele Patienten darstellt.

Frühwarnsystem: Autonomes Nervensystem

Die Krux der Epilepsie liegt in ihrer Individualität: Bei einem Anfall feuern Nervenzellen unkontrolliert, doch welche Hirnareale betroffen sind, unterscheidet sich von Patient zu Patient. Die Paderborner Forscher konzentrieren sich daher nicht auf das Gehirn direkt, sondern auf die Signale des autonomen Nervensystems (ANS).

Mithilfe von Sensoren, wie sie bereits in modernen Wearables verbaut sind, misst ihr System Parameter wie die Herzfrequenz, die Schweißaktivität und die Atemfrequenz. Bei der Analyse von Daten von 450 Patientinnen und Patienten des Boston Children's Hospital machten die Forscher eine entscheidende Entdeckung. „Uns ist dabei aufgefallen, dass bestimmte ANS-Werte schon mindestens eine halbe Stunde vorher stark und sichtbar ansteigen“, erklärt Hasija. „Das konnten wir nutzen, um daraus einen Algorithmus zu entwickeln, der diese Daten verarbeitet und erkennt, wenn sich ein Anfall anbahnt.“

Erklärbare Warnungen

Das Herzstück der Entwicklung ist ein KI-basierter Algorithmus, der Muster in den multimodalen ANS-Signalen erkennt. Er identifiziert Zeiträume, in denen eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen Anfall in den kommenden Minuten besteht. Ein besonderer Clou ist die Integration von „erklärbarer KI“ (XAI). Das System gibt nicht nur blindlings Alarm, sondern liefert nachvollziehbare Begründungen für seine Warnung. So können Betroffene und medizinisches Personal verstehen, warum eine Warnung ausgegeben wurde, und gezielte Maßnahmen ergreifen.

„Wenn es möglich ist, epileptische Anfälle vorherzusehen, kann schneller z. B. mit bestimmten Medikamenten reagiert werden, die einen Anfall und damit auch mögliche Verletzungen verhindern“, betont Reinsberger den praktischen Nutzen.

Diskretion statt Stigmatisierung

Ein großer Vorteil des Wearables ist die soziale Komponente. Im Gegensatz zu medizinischen Kopfapparaturen oder Implantaten ist das Gerät am Handgelenk optisch kaum von einer herkömmlichen Smartwatch zu unterscheiden. Dies senke die Hemmschwelle für die Nutzung im Alltag und schütze die Betroffenen vor Stigmatisierung, so die Forschenden. Über ein Live-Dashboard auf einer zugehörigen Plattform können die Patientinnen und Patienten ihre Daten zudem jederzeit selbst einsehen.

Der erste Prototyp wurde bereits von Angehörigen und Betroffenen getestet. Als nächste Schritte stünden weitere Tests mit neuer Hardware, die Beantragung behördlicher Genehmigungen und schließlich die klinische Implementierung im Alltag an, so die Forschenden. Das Ziel bleibe klar: Eine verlässliche Echtzeitprognose, die den Betroffenen ein Stück Sicherheit und Lebensqualität zurückgibt.