"Virtuel hjerne"-Baseret fortolkning af elektrofysiologiske signaler i epilepsi (VIBRATIONS)

Epilepsi er en alvorlig neurologisk lidelse, der rammer i størrelsesordenen 0,5 til 1 % af befolkningen. Det er en meget invaliderende sygdom, med stor indvirkning på livskvaliteten. I en stor del af tilfældene kan medicin ikke forhindre anfald; kirurgisk fjernelse af de områder, der er ansvarlige for anfald, er så den eneste måde at helbrede patienter på. Resultaterne afhænger imidlertid i høj grad af den korrekte afgrænsning af den epileptogene zone.

I denne sammenhæng er beregningsmodellering i form af en "virtuel hjerne" et kraftfuldt værktøj til at undersøge virkningen af ​​forskellige konfigurationer af kilderne på foranstaltningerne i et velkontrolleret miljø.

I dette projekt vil deltagerne på en biologisk realistisk måde simulere MEG (Magnetoencephalography) og EEG (Electroencephalography) felter produceret af forskellige konfigurationer af hjernekilder, som vil afvige med hensyn til rumlige og dynamiske karakteristika. Forskningshypotesen er, at beregningsmæssige og biofysiske modeller kan bringe afgørende information til klinisk fortolkning af de signaler, der måles med MEG og EEG. Især kan hypotesen bidrage til effektivt at løse nogle komplementære spørgsmål, som epileptologer står over for, når de analyserer elektrofysiologiske data.

Strategien vil være tredelt:

i) Konstruer en virtuel hjernemodell med både dynamiske aspekter (gengiver både hyperexcitabilitet og hypersynkroniseringsændringer observeret i den epileptiske hjerne) og en realistisk geometri baseret på faktiske traktografimålinger udført hos patienter ii) Udforsk parameterrummet gennem storskala simuleringer af kildekonfigurationer , ved hjælp af parallel computing implementeret på en computerklynge.

iii) Konfronter resultaterne af disse simuleringer med samtidige optagelser af EEG, MEG og intracerebralt EEG (stereotaktisk EEG, stereoelektroencefalografi (SEEG)). Modellerne vil blive tunet på SEEG-signaler og testet i forhold til overfladesignalerne for at validere modellernes evne til at repræsentere rigtige MEG- og EEG-signaler.

Projektet udgør en translationel indsats fra teoretisk neurovidenskab og matematik til klinisk undersøgelse. Et første output af projektet vil være en database med simuleringer, som i en given situation vil give mulighed for at vurdere antallet af konfigurationer, der kunne have givet anledning til de observerede signaler i EEG, MEG og SEEG. Et andet - og væsentligt - output af projektet vil være at give klinikeren adgang til en softwareplatform, som gør det muligt at teste mulige konfigurationer af hyperexcitable regioner på en brugervenlig måde. Desuden vil repræsentative eksempler blive stillet til rådighed for fællesskabet gennem et websted, som vil tillade dets brug i fremtidige undersøgelser med det formål at konfrontere resultaterne af forskellige signalbehandlingsmetoder på de samme 'grundsandhed'-data.