"Virtuální mozek" - Interpretace elektrofyziologických signálů u epilepsie (VIBRATIONS)

Epilepsie je závažné neurologické onemocnění, které postihuje řádově 0,5 až 1 % populace. Jde o velmi invalidizující onemocnění s velkým dopadem na kvalitu života. Ve velké části případů léky nemohou záchvatům zabránit; chirurgické odstranění oblastí odpovědných za záchvaty je pak jediným způsobem, jak pacienty vyléčit. Výsledky však zásadně závisí na správném vymezení epileptogenní zóny.

V tomto kontextu je výpočetní modelování ve formě „virtuálního mozku“ mocným nástrojem pro zkoumání dopadu různých konfigurací zdrojů na opatření v dobře řízeném prostředí.

V tomto projektu bude účastníkům nabídnuta biologicky realistická simulace polí MEG (magnetoencefalografie) a EEG (elektroencefalografie) produkovaných různými konfiguracemi mozkových zdrojů, které se budou lišit z hlediska prostorových a dynamických charakteristik. Výzkumná hypotéza je, že výpočetní a biofyzikální modely mohou přinést zásadní informace pro klinickou interpretaci signálů měřených pomocí MEG a EEG. Hypotéza může zejména pomoci efektivně řešit některé doplňkové otázky, kterým čelí epileptologové při analýze elektrofyziologických dat.

Strategie bude trojí:

i) Vytvořte modely virtuálního mozku s dynamickými aspekty (reprodukujícími hyperexcitabilitu a hypersynchronizační změny pozorované v epileptickém mozku) a realistickou geometrií založenou na skutečných traktografických měřeních prováděných u pacientů ii) Prozkoumejte prostor parametrů pomocí rozsáhlých simulací zdrojových konfigurací , využívající paralelní výpočty implementované na počítačovém clusteru.

iii) Porovnejte výsledky těchto simulací se simultánními záznamy EEG, MEG a intracerebrálního EEG (stereotaktické EEG, stereoelektroencefalografie (SEEG)). Modely budou naladěny na signály SEEG a testovány proti povrchovým signálům, aby se ověřila schopnost modelů reprezentovat skutečné signály MEG a EEG.

Projekt představuje translační úsilí od teoretické neurovědy a matematiky ke klinickému výzkumu. Prvním výstupem projektu bude databáze simulací, která umožní v dané situaci vyhodnotit počet konfigurací, které mohly dát vznik pozorovaným signálům v EEG, MEG a SEEG. Druhým – a hlavním – výstupem projektu bude poskytnout lékaři přístup k softwarové platformě, která umožní testovat možné konfigurace hyperexcitabilních oblastí uživatelsky přívětivým způsobem. Kromě toho budou reprezentativní příklady zpřístupněny komunitě prostřednictvím webových stránek, což umožní jejich použití v budoucích studiích zaměřených na konfrontaci výsledků různých metod zpracování signálů na stejných datech „základní pravdy“.