24.01.2022 - Stevens Institute of Technology

Stevens-KI-Experte leitet Großprojekt für NIH-finanziertes Zentrum für Präzisionsnahrung und Gesundheit

Samantha Kleinberg soll Daten aus verschiedenen Bevölkerungsgruppen analysieren, um kausale Zusammenhänge zwischen Ernährungsgewohnheiten und bestimmten Gesundheitszuständen zu finden

Ein wesentliches Hindernis für eine personalisierte Ernährung besteht darin, dass wir, wenn wir die Auswirkungen einer Diät kennen, nicht wissen, auf wen diese Ergebnisse zutreffen. Mithilfe von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen wird die KI-Expertin Samantha Kleinberg vom Stevens Institute of Technology versuchen, die Beziehung zwischen der Ernährung und den biologischen, kulturellen und wirtschaftlichen Profilen einer Person besser zu verstehen.

Präzisionsernährung ist ein aufstrebender Bereich, der darauf abzielt, die Ernährung besser auf die Eigenschaften und Umstände verschiedener Menschen abzustimmen, um bessere gesundheitliche Ergebnisse zu erzielen. Bei der richtigen Ernährung gibt es keine Einheitslösung. Die Ernährung wirkt sich bei jedem Menschen anders aus. Wenn eine Person einen Keks isst, kann ihr Blutzuckerspiegel in die Höhe schnellen. Wenn eine andere Person denselben Keks isst, kann ihr Blutzuckerspiegel konstant bleiben.

In Kleinbergs Projekt werden Merkmale wie Genetik, Mikrobiom, Blutprofil, Kultur, geografischer Standort und sozioökonomischer Status neben anderen Variablen einzeln und in Kombination untersucht, um herauszufinden, warum nicht alle Menschen auf dieselben Nahrungsmittel reagieren. Diese kausalen Zusammenhänge, die Kleinberg analysieren wird, könnten nicht nur dazu beitragen, die Ernährung auf bestimmte Personen auf der Grundlage ihres Profils zuzuschneiden, sondern auch dazu, dass Personen bestimmte Ernährungsweisen langfristig beibehalten, chronischen Krankheiten vorbeugen und die allgemeine Gesundheit in verschiedenen Bevölkerungsgruppen verbessern.

"Die Ernährung ist von grundlegender Bedeutung für die Vorbeugung chronischer Krankheiten wie Diabetes und Fettleibigkeit und für die Erhaltung der Gesundheit", so Kleinberg. "Doch wechselnde Richtlinien, etwa darüber, wie der Verzehr von Eiern den Cholesterinspiegel beeinflusst oder ob der Salzkonsum zu Bluthochdruck führt, machen es für den Einzelnen schwierig, zu wissen, wie er sich verhalten soll, und für die Regierungen, Strategien zu entwickeln, die die Gesundheit der Bevölkerung verbessern können."

Die National Institutes of Health vergeben über einen Zeitraum von fünf Jahren 170 Millionen Dollar an 14 Kliniken und Zentren im ganzen Land im Rahmen des NIH Common Fund's Nutrition for Precision Health, powered by the All of Us Research Program. Die CUNY School of Public Health and Health Policy (CUNY SPH) und West Point werden die Initiative leiten und das Zentrum betreiben. Kleinbergs Projekt, der Causal Relationships Disentangler, wird einen Teil dieses Zuschusses erhalten, um eines der Hauptprojekte innerhalb des weltweit ersten Zentrums für künstliche Intelligenz und computergestützte Modellierung für präzise Ernährung und Gesundheit zu leiten. Dieses Zentrum wird das erste seiner Art sein und in einem noch nie dagewesenen Umfang arbeiten.

"Diese Auszeichnung gibt uns die Möglichkeit, endlich über Korrelationen hinauszugehen und nicht nur zu erfahren, welche Faktoren mit gesundheitlichen Ergebnissen zusammenhängen, sondern auch, wie und bei wem die Ernährung diese verursacht", so Kleinberg.

Kleinberg wird die Daten einer vielfältigen Gruppe von 10.000 Teilnehmern aus den gesamten Vereinigten Staaten analysieren, die unterschiedliche Hintergründe, Nationalitäten und sozioökonomische Verhältnisse repräsentieren. Zwar gab es bereits mehrere Studien, die sich mit der Frage beschäftigten, wie sich bestimmte Ernährungsweisen auf verschiedene Menschen auswirken, doch waren diese auf eine kleine Gruppe von Probanden aus ganz bestimmten geografischen Regionen beschränkt.

"KI und ML haben viele Bereiche der Gesundheitsforschung vorangebracht, aber bei der Ernährung haben wir die Vorteile noch nicht gesehen, weil uns die wichtigste Zutat fehlte: groß angelegte, qualitativ hochwertige Daten über unterschiedliche Bevölkerungsgruppen", so Kleinberg.

Diese Auszeichnung wird durch den NIH Common Fund's Nutrition for Precision Health, powered by the All of Us Research Program grant U54 TR004279-01 unterstützt.

Nutrition for Precision Health, powered by All of us Research Program, und All of Us sind eingetragene Dienstleistungsmarken des U.S. Department of Health and Human Services .

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