Interpretazione basata sul "cervello virtuale" dei segnali elettrofisiologici nell'epilessia (VIBRATIONS)

L'epilessia è un grave disturbo neurologico, che colpisce nell'ordine dello 0,5-1% della popolazione. È una malattia molto invalidante, con un alto impatto sulla qualità della vita. In un'ampia percentuale di casi, i farmaci non possono prevenire le convulsioni; la rimozione chirurgica delle regioni responsabili delle convulsioni è quindi l'unico modo per curare i pazienti. Tuttavia, i risultati dipendono in modo cruciale dalla corretta delineazione della zona epilettogena.

In questo contesto, la modellazione computazionale, sotto forma di "cervello virtuale", è un potente strumento per indagare l'impatto di diverse configurazioni delle sorgenti sulle misure, in un ambiente ben controllato.

In questo progetto, ai partecipanti verrà offerta la simulazione in modo biologicamente realistico dei campi MEG (Magnetoencefalografia) ed EEG (Elettroencefalografia) prodotti da diverse configurazioni di sorgenti cerebrali, che differiranno in termini di caratteristiche spaziali e dinamiche. L'ipotesi di ricerca è che i modelli computazionali e biofisici possano portare informazioni cruciali per interpretare clinicamente i segnali misurati da MEG ed EEG. In particolare, l'ipotesi può aiutare ad affrontare in modo efficiente alcune domande complementari affrontate dagli epilettologi durante l'analisi dei dati elettrofisiologici.

La strategia sarà triplice:

i) Costruire un modello cerebrale virtuale con entrambi gli aspetti dinamici (riproducendo sia le alterazioni dell'ipereccitabilità che dell'ipersincronizzazione osservate nel cervello epilettico) e una geometria realistica basata su misure trattografiche effettive eseguite nei pazienti ii) Esplorare lo spazio dei parametri attraverso simulazioni su larga scala delle configurazioni della sorgente , utilizzando il calcolo parallelo implementato su un cluster di computer.

iii) Confrontare i risultati di queste simulazioni con registrazioni simultanee di EEG, MEG ed EEG intracerebrale (EEG stereotassico, stereoelettroencefalografia (SEEG)). I modelli saranno sintonizzati sui segnali SEEG e testati rispetto ai segnali di superficie per convalidare la capacità dei modelli di rappresentare segnali MEG ed EEG reali.

Il progetto costituisce uno sforzo di traduzione dalle neuroscienze teoriche e dalla matematica verso l'indagine clinica. Un primo output del progetto sarà un database di simulazioni, che consentirà in una data situazione di valutare il numero di configurazioni che potrebbero aver dato origine ai segnali osservati in EEG, MEG e SEEG. Un secondo - e principale - risultato del progetto sarà quello di fornire al medico l'accesso a una piattaforma software che consentirà di testare le possibili configurazioni delle regioni ipereccitabili in modo intuitivo. Inoltre, esempi rappresentativi saranno messi a disposizione della comunità attraverso un sito web, che ne consentirà l'uso in futuri studi volti a confrontare i risultati di diversi metodi di elaborazione del segnale sugli stessi dati di 'verità fondamentale'.