Mã số N2019: Braintrain - Ứng dụng rèn luyện nhận thức nhằm ngăn ngừa sa sút trí tuệ cho người Việt.

1. Tình trạng sa sút trí tuệ đáng báo động

Sa sút trí tuệ (Alzheimer Disease - AD) được dự đoán sẽ ảnh hưởng đến gần 115,4 triệu người trên toàn thế giới vào năm 2050, gây gánh nặng cho nền kinh tế. Đến năm 2030, gần 68% các trường hợp AD sẽ ở các nước có thu nhập trung bình thấp, kể cả Việt Nam. Tình trạng này đòi hỏi các biện pháp can thiệp nhận thức hiệu quả, tập trung vào giai đoạn tiền sa sút trí tuệ, còn được gọi là Suy giảm nhận thức nhẹ (Mild Cognitive Impairement - MCI). MCI là giai đoạn chuyển tiếp giữa quá trình lão hóa bình thường và chứng sa sút trí tuệ, ảnh hưởng xấu đến một hoặc nhiều lĩnh vực nhận thức như Trí nhớ, Tập trung, Ngôn ngữ và Toán học. Bệnh nhân MCI có một giai đoạn gọi là “thời kỳ cửa sổ” (critical window) kéo dài khoảng hai đến ba năm kể từ khi bệnh khởi phát, khi số lượng tế bào thần kinh chưa bị tổn thương đáng kể, các kết nối tế bào thần kinh vẫn được bảo toàn, nhiều vùng não vẫn chưa bị teo lại. Do đó, các can thiệp sớm vẫn có thể phục hồi hoặc củng cố kết nối tế bào thần kinh để cải thiện nhận thức của bệnh nhân và giảm thiểu xác suất chuyển đổi từ MCI thành sa sút trí tuệ. 

2. Giải pháp

Đến nay, chưa có can thiệp dược lý nào cho thấy hiệu quả đáng kể đối với bệnh nhân MCI. Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (Food and Drug Administration) khuyến cáo sử dụng các phương pháp không dùng thuốc trong việc can thiệp suy giảm nhận thức do kết quả tích cực của chúng trên người cao tuổi mắc và không mắc MCI. Sự can thiệp của trò chơi nhận thức đã được công nhận là một cách tiếp cận không dùng thuốc có hiệu quả và tiết kiệm chi phí, có thể tăng cường sự dẻo dai thần kinh trong não thông qua việc kích thích hoạt động thần kinh. Xbox 360 Kinect là phương pháp mang lại hiệu quả cao nhất cho đến nay là Xbox 360 Kinect, tuy nhiên có chi phí sử dụng khá cao so với thu nhập trung bình của người Việt Nam. Hơn nữa, cách tiếp cận này đòi hỏi hoạt động thể chất, gây ra hạn chế và không phù hợp với người lớn tuổi có vấn đề về sức khỏe như xương khớp, tim mạch. Các trò chơi rèn luyện nhận thức trên điện thoại thông minh được thiết kế dựa trên hiệu quả cải thiện nhận thức đã được chứng minh và với chi phí thấp, phù hợp với khả năng tài chính của người Việt Nam. 

Do đó, ứng dụng rèn luyện nhận thức BrainTrain ra đời, tập trung vào các trò chơi rèn luyện nhận thức trên thiết bị di động do hiệu quả cải thiện nhận thức đã được chứng minh của phương pháp này có thể sẽ trở thành một phương pháp hiệu quả cho các khu vực có bối cảnh kinh tế xã hội đa dạng. Ứng dụng cho phép bệnh nhân rèn luyện nhận thức mọi lúc mọi nơi và có thể chia sẻ dữ liệu rèn luyện trực tuyến đến bác sĩ của họ, giúp tiết kiệm được thời gian và chi phí di chuyển, thuận tiện cho người dùng. 

A. Tính độc đáo, sáng tạo của ứng dụng BrainTrain

1. Mức độ thân thiện người dùng và tính hiệu quả cao

Bảng dưới so sánh ứng dụng BrainTrain với các phương pháp can thiệp hiện tại.

2. Ứng dụng rèn luyện nhận thức dựa trên cơ sở y khoa đầu tiên dành cho người Việt Nam

Hiện nay có rất nhiều ứng dụng rèn luyện trí nhớ như: Lumosity, Elevate và Cognifit. Tuy nhiên những ứng dụng này chỉ hỗ trợ tiếng Anh và chưa có cơ sở thần kinh học, và chưa được chứng minh tính hiệu quả. Bên cạnh đó, hầu hết các ứng dụng hiện có đều thiết kế để rèn luyện trí nhớ chung cho đối tượng người trẻ và người cao tuổi, không được thiết kế để phục vụ riêng cho đối tượng MCI. Ứng dụng BrainTrain được thiết kế nội dung kỹ lưỡng bởi các nhà nghiên cứu thần kinh học và tham khảo ý kiến, lời khuyên từ các bác sĩ thần kinh lâm sàng. Ứng dụng được gửi đến các giáo sư đầu ngành thần kinh học ở nước ngoài có chuyên môn trong việc can thiệp nhận thức để đánh giá ý tưởng về nội dung.

3. Ứng dụng BrainTrain tập trung vào nhiều lĩnh vực nhận thức mà bệnh nhân MCI bị ảnh hưởng

Hiện tại, các nghiên cứu thử nghiệm can thiệp bằng trò chơi nhận thức trên bệnh nhân MCI chủ yếu chỉ tập trung vào lĩnh vực trí nhớ. Tuy nhiên, còn nhiều lĩnh vực nhận thức khác mà bệnh bệnh nhân MCI bị ảnh hưởng như: sự tập trung, khả năng giao tiếp, khả năng đưa ra quyết định. Vì vậy, BrainTrain được đề xuất hướng đến nhiều chức năng nhận thức của người bệnh để giúp họ cải thiện tối đa tổng thể nhận thức, tập trung nâng cao nhiều lĩnh vực nhận thức mà bệnh nhân MCI bị suy giảm gồm: trí nhớ, tập trung, ngôn ngữ, và toán học. 

4. Khai thác tín hiện điện não để chỉ ra cơ chế tác động của trò chơi nhận thức lên các lĩnh vực nhận thức khác nhau

Rèn luyện nhận thức ở bệnh nhân MCI đã được báo cáo là thúc đẩy sự điều phối thần kinh ở các khu vực liên quan đến trí nhớ, bao gồm thùy trán, thùy thái dương và thùy đỉnh, đặc biệt là ở thùy đỉnh dưới bên phải. Tuy nhiên, những kết luận này được đưa ra chỉ dựa trên sự thay đổi điểm số các bài kiểm tra tâm lý thần kinh của bệnh nhân sau can thiệp. Tuy những bài kiểm tra này là tiêu chuẩn đánh giá nhận thức nhưng chúng không trực tiếp đánh giá cơ chế thần kinh của phương pháp can thiệp này. Vậy nên, chúng tôi đề xuất phân tích hoạt động thần kinh của bệnh nhân sau can thiệp để làm rõ cách trò chơi nhận thức ảnh hưởng đến các vùng não bằng cách sử dụng tín hiệu điện não EEG (electroencephalography). 

5. Mô hình trí tuệ nhân tạo được sử dụng để dự đoán hiệu quả can thiệp.

 Để tránh trường hợp sử dụng ứng dụng trong thời gian dài nhưng không đạt được kết quả tích cực do khả năng đáp ứng với liệu pháp điều trị ở mỗi bệnh nhân là khác nhau, chúng tôi đề xuất xây dựng mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) để dự đoán hiệu quả can thiệp. Thay vì mất từ ba đến sáu tháng để biết hiệu quả của can thiệp, các mô hình AI sẽ đưa ra dự đoán về hiệu quả trong tháng đầu tiên can thiệp. Chúng tôi sẽ sử dụng dữ liệu tín hiệu EEG, điểm số nhận thức và dữ liệu trong trò chơi trong tháng đầu tiên sử dụng BrainTrain. Các mô hình có thể dự đoán điểm nhận thức của bệnh nhân hoặc liệu bệnh nhân có cải thiện nhận thức của họ sau khi can thiệp hay không. Hiện chưa có nghiên cứu nào xây dựng mô hình để chẩn đoán hiệu quả can thiệp cho bệnh nhân.

Quy trình xây dựng mô hình Trí tuệ nhân tạo để dự đoán hiệu quả can thiệp. Các dữ liệu trong một tháng đầu tiên của bệnh nhân sẽ được đưa vào mô hình để phân loại bệnh nhân có hay không cải thiện nhận thức sau 3 hoặc 6 tháng.

B. Tính năng nổi bật của BrainTrain

1. Chức năng Trí nhớ

BrainTrain đã thiết kế các trò chơi để giúp người bệnh rèn luyện và cải thiện trí nhớ ngắn hạn dựa trên khoa học về tính dẻo dai của thần kinh, vốn liên quan trực tiếp đến trí nhớ dài hạn. Bệnh nhân sẽ được thường xuyên rèn luyện trí nhớ ngắn hạn, bộ não và các kết nối thần kinh từ đó trở nên mạnh mẽ và hiệu quả hơn (giống như cơ bắp của cơ thể) thông qua việc ghi nhớ hình ảnh, vị trí để thực hiện các nhiệm vụ trong trò chơi. Việc rèn luyện này hướng đến việc thúc đẩy bệnh nhân ghi nhớ tốt hơn các sự kiện trong ngày của họ.

Trò chơi Trí nhớ gồm “Đó là hình nào” (A), “Tìm hình mới” (B), và “Đ Ghi nhớ màu” (C). 

2. Chức năng Tập trung

Sự tập trung bao gồm khả năng dựa trên năng lực chú ý của bản thân. BrainTrain cung cấp các bài tập nhắm vào khả năng chú ý có chọn lọc và khả năng chú ý khi bị phân tâm. Rèn luyện các bài tập này thường xuyên sẽ giúp bệnh nhân có thể tiếp nhận thông tin và hoàn thành các tác vụ, hoạt động hằng ngày một cách dễ dàng và nhanh chóng, ngay cả có những tình huống trong cuộc sống đòi hỏi bệnh nhân phải thực hiện đồng thời hai hoặc nhiều nhiệm vụ cùng lúc.

Ba trò chơi Tập trung gồm “Bắt cá” (A), “Bắt cặp” (B), và “Tìm kiếm” (C).

3. Chức năng Ngôn ngữ

BrainTrain được thiết kế nhằm ngăn ngừa tình trạng bị suy giảm ở các vùng não chuyên biệt trong giao tiếp ở bệnh nhân MCI, từ đó giảm việc mất khả năng diễn đạt lưu loát bằng lời nói. Với các trò chơi giúp luyện tập việc nhớ lại đúng từ ngữ vào đúng thời điểm và vượt qua khó khăn trong giao tiếp giúp họ cải thiện khả năng giao tiếp và trao đổi với người chăm sóc hoặc người thân trong gia đình. Cùng với việc làm giàu vốn từ vựng, trò chơi còn nâng cao năng lực nhận thức thông qua việc phát triển khả năng tập trung và óc sáng tạo.

Ngoài ra, các hình ảnh và câu hỏi trong trò chơi chức năng ngôn ngữ được chúng tôi tìm hiểu một cách kỹ lưỡng sao cho phù hợp với hoàn cảnh xã hội và gần gũi với văn hóa của người dân như phương tiện, con vật, đồ dùng gia đình. Nội dung trò chơi sẽ được kiểm tra và đảm bảo từ điển nhằm giảm thiểu rào cản ngôn ngữ của người dân đa vùng miền khi tiếp cận ứng dụng. 

Bốn trò chơi Ngôn ngữ gồm “Tìm từ tiếp theo” (A), “Nối từ” (B), “Sắp xếp từ” (C), và “Tìm từ bắt đầu với” (D).

4. Chức năng Toán học

Các trò chơi về toán được đánh giá như một phương pháp làm chậm tiến trình suy giảm nhận thức. Về chức năng Toán học, bệnh nhân sẽ được rèn luyện cho bệnh nhân khả năng ước tính con số và chọn đáp án đúng. Điều này giúp họ cải thiện khả năng giải quyết vấn đề và đưa ra quyết định cho một số việc cá nhân trong cuộc sống hằng ngày.

Hai trò Toán học gồm “Tìm tổng” (A) và “Mua sắm” (B).  

Từ những trò chơi nhận thức này, ứng dụng BrainTrain có thể thu được: độ chính xác, thời gian phản hồi, và tổng thời gian chơi trò chơi để (1) so sánh nhận thức của bệnh nhân trước và sau khi sử dụng ứng dụng BrainTrain và (2) sử dụng chúng làm tham số để xây dựng mô hình dự đoán hiệu quả can thiệp.

Để thuận tiện cho người dùng, BrainTrain đã tối ưu hóa hướng dẫn trò chơi thông qua các video hướng dẫn ngắn, hoặc các hình ảnh mô tả thay cho hướng dẫn nhiều chữ viết. Thông tin về ứng dụng, các chức năng nhận thức, và nhóm nghiên cứu cũng đã được bổ sung để bệnh nhân tin tưởng về hiệu quả của ứng dụng và sử dụng lâu dài, góp phần ngăn ngừa bệnh alzheimer. 

 

Hơn nữa, với tính năng “Lưu và theo dõi tiến trình” cũng giúp chúng tôi theo dõi thời gian và độ ổn định của bệnh nhân truy cập vào BrainTrain. Từ đó các bác sĩ có thể xem kết quả rèn luyện để điều chỉnh can thiệp liệu pháp. 

Các dữ liệu thu được của bệnh nhân từ ứng dụng như: thời gian trung bình sử dụng ứng dụng hàng ngày/ tuần/ tháng, tổng thời gian rèn luyện cho từng chức năng nhận thức, tổng thời gian sử dụng ứng dụng trong tuần và tháng, bảng theo dõi điểm số trò chơi, bảng xếp hạng điểm theo tuần và bảng nhiệm vụ hàng ngày/tuần của các chức năng nhận thức có tăng hay giảm qua từng ngày/ tuần/ tháng, thời gian phản hồi trung bình cho các câu hỏi trong từng trò chơi của các chức năng nhận thức. Các dữ liệu này đã giúp nhóm nghiên cứu kiểm soát thời gian và tiến độ của bệnh nhân trong quá trình phát triển dự án.

Quản lý dữ liệu của bệnh nhân.

Ngoài ra chức năng thông báo sẽ xuất hiện ba lần một ngày, hỗ trợ người dùng ghi nhớ và tiếp cận ứng dụng để tập luyện. 

Tính năng nhắc nhở người dùng quay trở lại rèn luyện bằng ứng dụng.

Ứng dụng còn có khả năng hỗ trợ bệnh nhân kiểm tra mục tiêu rèn luyện hằng ngày của bản thân. Trên ứng dụng, các chức năng bệnh nhân đã rèn luyện trong ngày sẽ được đánh dấu lại và hiển thị, nhằm giúp bệnh nhân hoàn thành đủ bốn chức năng nhận thức trong ngày.

Bên cạnh đó, ứng dụng lưu lại và đặt ra một số mốc phần thưởng để thúc đẩy bệnh nhân rèn luyện, thông qua các mục tiêu dài hạn mà họ phải phấn đấu để đạt được.  

C. Tác động xã hội tích cực của ứng dụng 

1. Hiệu quả kinh tế và tác động xã hội của ứng dụng BrainTrain

Đa số các bệnh nhân MCI khi đến khám tại bệnh viện đều được chẩn đoán ở giai đoạn mất trí nhớ. Ngoài ra, người bệnh MCI ít được quan tâm do các biểu hiện về trí nhớ sẽ dễ lầm tưởng là các triệu chứng của tuổi già nên thờ ơ, không chú trọng can thiệp sớm vốn ở giai đoạn sớm này, bệnh sẽ chưa gây nguy hiểm đến bệnh nhân ngay (như ung thư). Do đó, chúng ta cần phải nâng cao nhận thức đến cộng đồng nhằm giảm thiểu tình trạng suy giảm nhận thức ở Việt Nam. Bên cạnh đó, hiện tại, chỉ có ở các thành phố lớn mới có các bệnh viện có các buổi tập nhận thức trực tiếp giữa bệnh nhân và bác sĩ. 

Chính vì vậy, BrainTrain ra đời nhằm cung cấp một phương pháp cải thiện khả năng ghi nhớ, tập trung, tính toán và ngôn ngữ ở bệnh nhân MCI với ưu điểm là dễ tiếp cận, tiết kiệm chi phí, tiện lợi về mặt thời gian và khoảng cách đi lại, có thể khắc phục hạn chế của người lớn tuổi trong vấn đề di chuyển, sức khỏe  mỗi khi khám bệnh ở người cao tuổi, tạo điều kiện để họ có thể rèn luyện ngay tại nhà. Bên cạnh đó, BrainTrain còn giúp người thân của bệnh nhân MCI có thêm 1 phương pháp thiết thực để quan tâm đến người thân của mình, cũng như giúp chính họ giảm bớt gánh nặng trong quá trình chăm sóc người bệnh. Ngoài ra, BrainTrain còn đóng góp một phần vào việc cải thiện hệ thống y tế ở Việt Nam. Sứ mệnh của BrainTrain là cung cấp dịch vụ rèn luyện nhận thức, giá cả phải chăng cho cộng đồng bệnh nhân MCI và cải thiện sức khỏe tâm thần cho người Việt. Những vấn đề xã hội mà BrainTrain nhắm đến bao gồm chăm sóc sức khỏe tâm thần, chăm sóc người lớn tuổi và chênh lệch điều kiện chăm sóc sức khỏe ở nông thôn và thành thị. Những đối tượng quan tâm bao gồm bệnh nhân, người thân của họ và các bệnh viện/doanh nghiệp liên quan.

2. Áp dụng và thử nghiệm lâm sàng 

Ứng dụng đang được thử nghiệm lâm sàng trên bệnh nhân MCI, thực hiện tại Bệnh viện Quân Y 175. Bên cạnh đó, một số bệnh nhân ở các tỉnh thành phố khác cũng liên hệ với mong muốn sử dụng ứng dụng, và một số bác sĩ Nhi, bác sĩ Lão Khoa cũng muốn dùng ứng dụng để phục vụ rèn luyện nhận thức cho các nhóm đối tượng khác ngoài MCI.

Tổng cộng: 80 bệnh nhân MCI có độ tuổi trên 60 tại TP. HCM. Bệnh nhân sẽ được tuyển chọn và phân chia ngẫu nhiên vào hai nhóm: nhóm đối chứng (không can thiệp) và nhóm can thiệp bằng BrainTrain.

Dữ liệu thu từ bệnh nhân gồm: (1) ý kiến phản hồi về trải nghiệm khi dùng ứng dụng BrainTrain, (2) dữ liệu sử dụng ứng dụng BrainTrain, (3) điểm số nhận thức (trước, sau 1 tháng, sau 3 tháng can thiệp), (4) dữ liệu EEG (trước, sau 1 tháng, sau 3 tháng can thiệp), (5) nhân khẩu học, (6) tiền sử bệnh. Về việc đánh giá hiệu quả ứng dụng, 60 bệnh nhân MCI của nhóm can thiệp sẽ được hướng dẫn để sử dụng ứng dụng BrainTrain năm ngày mỗi tuần (30 phút mỗi ngày) và thực hiện các bài kiểm tra tâm lý thần kinh. Trong khi đó, 20 bệnh nhân của nhóm đối chứng chỉ cần thực hiện các bài kiểm tra tâm lý thần kinh. Mốc thời gian để thực hiện các bài kiểm tra này là trước can thiệp, sau một tháng và sau ba tháng can thiệp.

Các bác sĩ khoa nội thần kinh bệnh viện Quân Y 175 sẽ hướng dẫn và theo sát quy trình kiểm tra.

Việc thu nhận và phân tích tín hiệu EEG của người tham gia cũng được thực hiện nhằm kiểm tra sự thay đổi trong hoạt động thần kinh của bệnh nhân khi được can thiệp nhận thức. Mốc thời gian để đo dữ liệu EEG tương tự như mốc thời gian thực hiện các bài kiểm tra tâm lý thần kinh. Việc thiết kế các phép đo này là tương tự cho cả hai nhóm. Tổng thời gian đo một phiên cho mỗi người khoảng 45 phút, bao gồm giai đoạn hiệu chuẩn sinh học, nghỉ ngơi và thực hiện các nhiệm vụ nhận thức nhắm đến bốn lĩnh vực nhận thức tương tự như ứng dụng BrainTrain. 

Kết quả: Thử nghiệm cho thấy trong số 30 bệnh nhân MCI đã sử dụng ứng dụng, hơn 70% số người dùng đã cho thấy hiệu quả cải thiện về điểm số nhận thức sau một tháng nhờ vào việc luyện tập thường xuyên. Gần 30% số người tham gia còn lại vì lí do cá nhân nên không thể sử dụng ứng dụng thường xuyên, ảnh hưởng đến hiệu quả cải thiện nhận thức. 

Biểu đồ thể hiện sự cải thiện điểm số nhận thức của 27 bệnh nhân MCI sau một tháng luyện tập bằng ứng dụng Braintrain. 

D. Tiềm năng đầu tư và phát triển

Thành tựu đạt được: 

Trong quá trình phát triển, BrainTrain đã giúp cải thiện đời sống của hơn 50 bệnh nhân suy giảm nhận thức, đồng thời đạt được các thành tựu như:

• Top 30% ở vòng 2 cuộc thi Social Business Creation (SBC) năm 2023, top 34 chung cuộc.
• Giải Ba cuộc thi startup “Chuyển đổi số - Thách đố sáng tạo" năm 2023.
• Huy chương Bạc giải thưởng "Thiết kế, chế tạo, ứng dụng" tại Liên hoan Tuổi trẻ Sáng tạo TP.HCM năm 2024.