EFRO Food & Cognition

EFRO Food & Cognition

Gezond eten speelt een belangrijke rol in het voorkomen van hersenziekten op latere leeftijd, maar hoe stimuleer je mensen hiertoe? Gewoontes zijn immers niet makkelijk te doorbreken. In het EFRO Food & Cognition Cluster- en Netwerkproject wisselen onderzoeksinstellingen, experts, industrie en MKB in Oost-Nederland kennis uit over de wisselwerking tussen voeding, eetpatronen en hersenactiviteiten.

Slechte eetgewoonten verhogen niet alleen het risico op chronische ziekten zoals kanker, diabetes en hart- en vaatziekten, ze hebben ook invloed op de gezondheid van de hersenen. Met het ouder worden van de bevolking, wordt het voorkomen van cognitieve achteruitgang een steeds grotere uitdaging. Bovendien nemen de kosten gerelateerd aan neurodegeneratieve ziekten, zoals dementie, dramatisch toe. Op jonge leeftijd gezond eten kan hersenziekten later in het leven voorkomen. Het doorbreken van slechte gewoonten voor gedragsverandering is echter niet eenvoudig in onze huidige obesogene en ongelijke samenleving.

Relatie voeding en cognitie

In het EFRO-project Food and Cognition werken Universiteit Twente, Radboud Universiteit, Wageningen University & Research en OnePlanet Research Center samen met MKB’ers en grote voedingsproducenten uit Oost-Nederland. In netwerkbijeenkomsten verkennen ze mogelijke gezamenlijke use- en businesscases in de relatie tussen voeding, eetpatronen en hersenen. Om ze vervolgens in consortia verder uit te werken tot nieuwe R&D- en samenwerkingsprojecten. De activiteiten zijn met name gericht op het betrekken van het innovatieve MKB bij deze use- en businesscases om op deze manier voor hen een groter speelveld te creëren.

MKB-cafés

In het najaar van 2020 en begin 2021 worden binnen dit project 8 online MKB-cafés georganiseerd. Tijdens elke sessie geeft een wetenschapper en een MKB’er zijn visie op een onderwerp rondom voeding, gezonde leefstijl, brein en eetgedrag. Ook is er ruimte om te netwerken voor de deelnemers. Net zoals het project zelf zijn de MKB-cafe’s gericht op het MKB, grotere bedrijven en onderzoeksinstellingen werkzaam in het domein van voeding, gezondheid, gedrag en technologie. Dit kan variëren van MKB’ers die te maken hebben met de eetervaring of eHealth technologie en de voedingsindustrie tot wetenschappers die onderzoek doen in deze domeinen.

EFRO

EFRO Food & Cognition en wordt gefinancierd door het Europese Fonds voor Regionale Ontwikkeling (ERDF) & Operationeel Programma Oost (OP Oost) binnen de Europese Unie. In 2019 reikte The Economic Board de Pearl of the Region award uit voor dit project.

 

Hoe kun je mensen in een vroeg stadium waarschuwen dat ze Parkinson of Alzheimer hebben? Of dat de ziekte erger wordt? En hoe kun je hen optimaal ondersteunen in het dagelijks leven, zodat ze zelf meer regie krijgen over het verloop van hun ziekte? In het ICAI lab AI for Risk Profiling and Decision Support (AI-RONDO) zetten Radboud Universiteit, Radboudumc en imec, partners in OnePlanet Research Center, kunstmatige intelligentie in om vroege signalering en gepersonaliseerd advies mogelijk te maken.

Parkinson en Alzheimer kunnen (nog) niet worden genezen, maar het is wel mogelijk om het functioneren van mensen met deze ziekten te optimaliseren. Door in een vroeg stadium preventieve maatregelen te treffen en het proces vertragen. Daarom bundelen Radboud Universiteit, Radboudumc en imec in OnePlanet Research Center, samen met bedrijven en maatschappelijke instellingen, hun krachten in het ICAI lab AI-RONDO, gericht op twee pijlers:

  • In een vroeg stadium de risico’s op Parkinson en Alzheimer in kaart brengen (risk profiling)
  • Extra en gepersonaliseerde ondersteuning bieden aan mensen die de ziekten hebben (decision support)

Risk profiling

Er zijn veel data beschikbaar van mensen met de ziekte van Parkinson en Alzheimer. Door daar AI-algoritmen en -modellen op toe te passen, kunnen nieuwe verbanden worden gelegd en bijvoorbeeld groepen worden aangewezen die een verhoogd risico lopen op het ontwikkelen van complicaties. Met die verrijkte data kunnen mensen na de diagnose een behandeling krijgen die is afgestemd op hun persoonlijke risicoprofiel. Ook kan in kaart worden gebracht welke signalen – zoals zachter praten, minder articuleren, een verandering in het looppatroon of de hartslag – aangeven dat er iets aan de hand is. Zo kan een zorgverlener erger voorkomen.

Decision support

AI-RONDO gebruikt digitale hulpmiddelen om in de thuissituatie data te verzamelen en de patiënt gepersonaliseerd advies te geven. Bijvoorbeeld een app, gekoppeld aan een polsband, die inzage geeft in het verloop van symptomen over de dag, gekoppeld aan de inname van medicatie. Of een avatar, een virtuele assistent, die gesprekken voert met de patiënt en tegelijkertijd nieuwe data verzamelt over het verloop van de ziekte uit diens spraak. Deze extra ondersteuning – naast de reguliere zorg – biedt patiënten meer informatie en inzicht in hun eigen gezondheid. Daardoor hebben ze meer regie en kunnen ze zelfs het ziekteproces vertragen.

Een real-life digitaal platform voor het meten en monitoren van het (mentale) welzijn van burgers en bijzondere risicogroepen. Dat is wat Noldus, Ivido en OnePlanet Research Center ontwikkelen in dit door EFRO gesubsidieerde project.

Fysiologische metingen, zoals hartslag en hartslagvariabiliteit, geven inzicht in de (mentale) gezondheid van mensen. Met die inzichten wordt het mogelijk om vroegtijdig risico’s in te schatten en interventies te plegen op het gebied van leefstijl en gedrag. Tegenwoordig worden dit soort metingen vaak uitgevoerd in laboratoria met speciale apparatuur. Gegevens uit het dagelijks leven zijn relevanter, maar de huidige wearables voor gezondheidsmonitoring kunnen slechts een beperkte hoeveelheid informatie verschaffen. Daarom gaan Noldus, Ivido en OnePlanet de Chill+, een wearable voor (geestelijke) gezondheidsmonitoring, verder ontwikkelen en metingen uitvoeren in het dagelijks leven.

Op naar preventie

Daarnaast bouwen zij een softwareplatform voor de analyse van ruwe en verwerkte fysiologische data. Uiteindelijk wordt een gepersonaliseerd gezondheidsdashboard ontwikkeld voor visualisatie van de gegevens uit de Chillband+. Dit platform biedt inzicht in risicofactoren, efficiëntie van gedragsinterventies en optimalisatie van mentale gezondheid en welzijn. De gegevens in het platform worden beschikbaar gesteld voor patiënten, gezonde mensen, zorgprofessionals en onderzoekers. Hiermee wordt de overgang naar gezondheidszorg op afstand en persoonlijke preventieve gezondheid gestimuleerd.

Deze innovatie wordt gefinancierd door EFRO: Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling van de Europese Unie.

Koliek – veelvuldig huilen door baby’s – kan grote stress veroorzaken bij de ouders. De oorzaak en de betekenis ervan zijn vaak onbekend. Daarom ontwikkelen studenten van de CHE en de RU tools die baby’s, ouders en zorgverleners helpen om het huilen te verminderen. Het Babylab is een van de projecten binnen het OpenEd programma van OnePlanet Research Center. 

Het team van studenten wil inzicht krijgen in huilgedrag. Wat is de oorzaak van veelvuldig huilen? Wat zegt het over de toestand van een baby? Is er iets aan de hand met zijn of haar ontwikkeling of welzijn? Om daar achter te komen zal het team huilgedrag determineren en classificeren. Vervolgens zal zij ideeën voor interventies en tools ontwikkelen die de baby, de ouders en de zorgverleners helpen om het huilen te verminderen.

Interdisciplinair team

Studenten van verschillende opleidingen werken interdisciplinair en multilevel samen in dit onderzoek. Studenten Verpleegkunde van de Christelijke Hogeschool Ede (CHE) en studenten Science Management and Communication van de Radboud University (RU) werken samen met onderzoekers van het Donders Institute en van OnePlanet Research Center.

Met deze samenstelling zijn alle benodigde expertises aanwezig:

  • De CHE-studenten doen literatuuronderzoek, onder andere naar de rol van zorgverleners in de verpleging van koliek en hoe zij het beste kunnen bijdragen.
  • De RU-studenten onderzoeken vooral wat onderzoekers nodig hebben om meer te weten te komen over koliek. Wat is er al beschikbaar op de markt en waar is behoefte aan? Een van de uitdagingen waar zij tegen aan zullen lopen is naar verwachting: hoe krijg je voldoende kwalitatieve data (opnames van huilende baby’s) die mag worden gebruikt voor analyses?

Hoe maak je het leven van Parkinsonpatiënten aangenamer en veiliger? Bijvoorbeeld door spraakherkenning in te zetten om hun ‘freeze’ te doorbreken. Het is een van de hulpmiddelen waar studenten van de HAN, het ROC Nijmegen en het ROC Rijn IJssel aan werken in het APPS-project. Het project is onderdeel van het OpenEd programma van OnePlanet Research Center. 

Het onderzoeksteam van studenten ontwikkelt een reeks gepersonaliseerde en draagbare hulpmiddelen ter ondersteuning van Parkinsonpatiënten. Denk – naast spraakherkenning – bijvoorbeeld aan wearables waarmee valdetectie of slikproblemen kunnen worden gemeten.

Dat gebeurt op basis van wetenschappelijk onderzoek, bijvoorbeeld op het gebied van ‘freezing’ of slik- en spraakproblematiek. Het team vertaalt deze onderzoeksresultaten naar concepten en toont de haalbaarheid daarvan aan door middel van prototyping of testen. Vervolgens bepaalt ze welke technologieën er ontwikkeld kunnen worden.

Interdisciplinair team

In dit project werken studenten van verschillende opleidingen interdisciplinair en multilevel samen: studenten Verpleegkunde van het ROC Rijn IJssel en het ROC Nijmegen en studenten Industrial Design Engineering van de Hogeschool Arnhem Nijmegen (HAN). Door hun kennis van techniek, software en de zorg te combineren, kunnen zij integrale oplossingen bedenken voor de problematiek van Parkinsonpatiënten. Ze werken hierin samen met onderzoekers van het Radboudumc, Tech@doptie en OnePlanet Research Center.

ROC Rijn IJssel & ROC Nijmegen

Studenten van het ROC Rijn IJssel en het ROC Nijmegen verzamelen kennis over mensen met Parkinson, geven advies over het gebruik van de technologie in de praktijk en testen de ontwikkelde hulpmiddelen. Ook inventariseren ze hoe de hulpmiddelen passen binnen de werkwijze en procedures in de zorg.

HAN

De studenten van de HAN bestuderen externe signalen die ze meetbaar kunnen maken, ontwikkelen de draagbare sensorhulpmiddelen en de software waarmee zij de verzamelde data kunnen vertalen naar een indicatie van toestand van de patiënt.

Grote uitdaging

De grote uitdaging waar dit team van studenten voor staat is: lukt het om elkaar constructief van feedback te voorzien? En om samen betaalbare technologische hulpmiddelen te ontwikkelen die het leven van Parkinsonpatiënten aangenamer en veiliger maken?

Een slimme badkamer die niet-invasief en regelmatig metingen doet aan gezondheidsindicatoren als bloeddruk en hydratatie en mensen op basis hiervan gepersonaliseerd advies geeft. Dat is het doel van Smart Bathroom for Health. De technologie die in dit innovatietraject ontwikkeld wordt, biedt een platform voor het vergaren van objectieve gezondheidsinformatie bij mensen thuis, en draagt bij aan nieuwe (voedings) interventies en vroege opsporing van ziekten.

Wat als … we vroege biomarkers van ziekte konden detecteren, en gepersonaliseerde voedings- en leefstijladvies en medische interventies konden ontwikkelen, zonder ziekenhuisbezoeken en tijdrovende, vaak ongemakkelijke, metingen van lichaamsfuncties?

Door fysiologische indicatoren als bloeddruk en hydratatiestatus meerdere keren per dag te meten, zijn ziekten vroegtijdig op te sporen en mogelijk te voorkomen. Variaties in bloeddruk en zuurstofgehalte in het bloed kunnen vroege signalen zijn van hart- en vaatziekten. De eiwitconcentratie in urine en de aanwezigheid van aan ontsteking gerelateerde stoffen in ontlasting geven inzicht in de conditie van de urinewegen en het spijsverteringskanaal. En geleidelijk gewichtsverlies kan wijzen op (dreigende) ondervoeding.

Geavanceerde sensoren

In Smart Bathroom for Health ontwikkelt OnePlanet Research Center een verscheidenheid aan geavanceerde sensoren voor het meten van gezondheid, onder andere in en rond het toilet en de spiegel. Deze sensoren zijn verbonden met een digitaal platform dat de meetgegevens interpreteert en integreert, trends signaleert, toekomstige gezondheidsproblemen voorspelt en gepersonaliseerd advies genereert.

Experts van imec, gespecialiseerd in high-tech sensoren en wearables, werken in het innovatietraject nauw samen met voedingsdeskundigen en artsen van Wageningen University & Research, Radboud Universiteit en Radboudumc. Dit stelt ze in staat de praktische en technologische vraagstukken op te lossen die komen kijken bij een baanbrekend innovatietraject als dit. Denk bijvoorbeeld aan de selectie van betrouwbare, representatieve biomarkers voor het meten van gezondheid. De technologie moet bovendien een minimaal vermogen hebben en vochtbestendig zijn.

Uitgangspunt voor OnePlanet is dat wat wordt ontwikkeld, een duidelijk en meetbaar verschil maakt in het dagelijks leven. Daarom worden voedingsmiddelenfabrikanten, en farmaceutische en technologische bedrijven uitgenodigd als partner in het traject.

Op weg naar gepersonaliseerde feedback

In 2019 werd het eerste prototype van een slim toilet getest onder bezoekers van het Lowlands-evenement in Biddinghuizen, Nederland. Een tweede, geoptimaliseerd prototype wordt in de zomer van 2021 getest bij vrijwilligers thuis. Daarna wordt het systeem uitgebreid met sensoren voor het meten van hydratatiestatus en aan ontsteking gerelateerde biomarkers in ontlasting. Ook worden er software en artificiële intelligentie-toepassingen geïntegreerd die gepersonaliseerde feedback mogelijk maken.

“Citizen Nutrition” is een groot gepersonaliseerd voedingsonderzoek in Gelderland, waarbij nieuwe meettechnieken worden gebruikt en nieuwe gedragsinterventie / modellen kunnen worden getest. De verzamelde gegevens maken de ontwikkeling van precisie-voedingsmodellen en gerichte gepersonaliseerde feedback mogelijk.

Het doel van dit innovatietraject is het opzetten van een participatieve studie waarin nieuwe meettechnieken, gedragsmodellen en de ontwikkeling van precieze voedingsmodellen samenkomen.

Middels deze studie willen OnePlanet en partners inzicht te krijgen in effectieve interventies voor persoonsgerichte eetgedrag begeleiding, de ontwikkeling van bijbehorende inzetbare technologie en bijdragen aan gezondheidsinterventies in persoonlijke leefomgevingen.

Een datagedreven digitaal platform dat kan voorspellen welke voedings- en leefstijlinterventies het best werken voor een individu. Dat is de verwachte uitkomst van Human Digital Twin. De technologie die in dit innovatieprogramma ontwikkeld wordt, fungeert als platform voor de integratie en analyse van objectieve gezondheidsgegevens. Ze vergemakkelijkt het vroege opsporen van ziekten en de ontwikkeling van gepersonaliseerde producten en diensten.

Wat als … elke consument zijn eigen ‘virtuele tweeling’ had die hem inzicht gaf in zijn gezondheid, en gepersonaliseerd advies over voeding, leefstijl en medicijngebruik?

Gekoppeld aan slimme sensoren en handige apps, zou dit de consument in staat stellen van moment tot moment veranderingen in zijn voeding en levensstijl aan te brengen. Welke voedingsmiddelen moet hij bijvoorbeeld eten om zijn darmgezondheid te verbeteren? En hoe beïnvloedt dit zijn mentale welzijn?

Gepersonaliseerde interventie

Gepersonaliseerde interventies blijken effectiever bij het verbeteren van de gezondheid dan een algemene aanpak. In onze vergrijzende samenleving, waar het aantal mensen met chronische ziekten toeneemt, kunnen ze een groot verschil maken; voor de kwaliteit van leven en in de kosten van de gezondheidszorg.

AI-gestuurd, digitaal platform

In Human Digital Twin ontwikkelt OnePlanet Research Center een AI-gestuurd, digitaal platform voor continue integratie en analyse van gezondheids-, voedings-, en situationele gegevens verzameld via sensoren. Denk bijvoorbeeld aan ingestibles die informatie geven over het microbioom en de darmgezondheid. Het platform geeft inzicht in het risico dat iemand loopt op leefstijl gerelateerde gezondheidsproblemen als diabetes, hart- en vaatziekten en burn-out. Het zelflerende systeem voorspelt ook welke voedings- en leefstijlinterventies het beste werken voor een individu, in een specifieke situatie.

In dit innovatietraject werken experts van imec, gespecialiseerd in hightech sensoren en wearables, samen met voedingsdeskundigen, gedragsdeskundigen en artsen van Wageningen University & Research, Radboud Universiteit en Radboudumc aan complexe vraagstukken. Hoe zorg je bijvoorbeeld voor een veilige opslag en ethisch gebruik van de enorme hoeveelheden data die verzameld worden? En welke software en inzichten zijn nodig om een functionaliteit in te bouwen die motiverende feedback aan het individu genereert?

Op weg naar persoonlijk advies

Het digitale dataplatform is nu in ontwikkeling, met gegevens verzameld in de innovatieprogramma’s Ingestibles for Gut Health en Smart Bathroom for Health, en in studies naar voeding en mentaal welzijn. Experts van OnePlanet zijn ook begonnen, in samenwerking met de industrie, met een studie waarin contextuele gegevens over stress en fysiologische functies als hartslag en huidgeleiding worden verzameld en geïntegreerd. Dit maakt het mogelijk het stressniveau van individuen te voorspellen en gepersonaliseerd advies te geven over hoe stress te verminderen.

Een slimme pil die niet-invasief en doorlopend metingen doet aan ontstekingsprocessen, microbiota-activiteit, opname van voedingsstoffen en andere biomarkers voor darmgezondheid. Dat is het beoogde resultaat van Ingestibles for Gut Health. De technologie die ontwikkeld wordt, biedt voedingsmiddelen- en farmaceutische bedrijven en technologieleveranciers kansen voor gericht ingrijpen op de darmgezondheid.

Stel dat consumenten de opname van voedingsstoffen in het maagdarmkanaal en andere biomarkers voor de darmgezondheid kunnen meten – en op basis hiervan persoonlijk advies krijgen over voeding, levensstijl en medicijngebruik – door simpelweg een pilletje te slikken. Dat zou consumenten, patiënten en medisch personeel vervelend en tijdrovend medisch onderzoek besparen, en wetenschappers en artsen inzicht geven in wat er precies in de darmen gebeurt. Welke voedingsstoffen worden opgenomen, en waar? Welke metabolieten produceert de microbiota? En op welke plekken zijn de darmen van mensen met de ziekte van Crohn, colitis ulcerosa en het Prikkelbare Darm Syndroom het meest aangetast?

Beter begrip

Darmaandoeningen komen weliswaar vaak voor, maar welke processen hierbij een rol spelen is nog niet helemaal duidelijk. Een beter inzicht biedt voedingsmiddelen- en farmaceutische bedrijven, en artsen de kans om gezondheidsproblemen in een vroeg stadium op te sporen en gerichte interventies te ontwikkelen. Hiermee kunnen ze de kwaliteit van leven verbeteren, en – omdat de darmgezondheid samenhangt met het afweersysteem, het glucosemetabolisme en andere belangrijke processen in het lichaam – ook het algehele welzijn van mensen.

Compleet nieuwe technologie

In Ingestibles for Gut Health ontwikkelt OnePlanet Research Center een volledig nieuwe technologie waarbij minuscule sensoren verwerkt worden in een pil, en verbonden met een digitaal platform met geavanceerde chips. Deze lezen de gegevens in en sturen ze door naar een dataplatform dat de informatie interpreteert.

Experts van imec, gespecialiseerd in high-tech sensoren, micro-elektronica en wearables, werken in het innovatietraject nauw samen met voedingsdeskundigen, chemici, artsen en gastro-enterologen van Wageningen University & Research, Radboud Universiteit en Radboudumc. Dit stelt ze in staat om de technologische en praktische vraagstukken op te lossen die ze onderweg tegenkomen. Zo moet de pil gemakkelijk inslikbaar zijn, en bestand tegen spijsverteringsenzymen. De pil moet bovendien gemakkelijk te volgen zijn, en een minimale hoeveelheid stroom verbruiken.

Uitgangspunt voor OnePlanet is dat elke innovatie die wordt ontwikkeld, een duidelijk en meetbaar verschil maakt in het dagelijks leven. Daarom worden voedingsmiddelen en farmaceutische bedrijven, en technologieontwikkelaars uitgenodigd als partner in het traject.

Op weg naar persoonlijk advies

De eerste generatie ingestibles wordt getest in SHIME, een geavanceerd in vitro model dat de processen in de darmen nauwkeurig nabootst. Begin 2022 staat een klinische studie met vrijwilligers gepland. De functionaliteit van de eerste generatie slimme pillen wordt de komende jaren uitgebreid. Tegen 2027 is er een geavanceerd detectieplatform beschikbaar, met slimme algoritmen en een dashboard voor het bewaken van de darmgezondheid.

OnePlanet_visual_16_9_nutritionsensing_logo_NEG