„Wirtualny mózg” – oparta na interpretacji sygnałów elektrofizjologicznych w padaczce (VIBRATIONS)

Padaczka jest poważnym schorzeniem neurologicznym, dotykającym od 0,5 do 1% populacji. Jest to choroba bardzo inwalidująca, mająca duży wpływ na jakość życia. W dużej części przypadków leki nie mogą zapobiec napadom padaczkowym; chirurgiczne usunięcie obszarów odpowiedzialnych za drgawki jest wtedy jedynym sposobem na wyleczenie pacjentów. Jednak wyniki w dużej mierze zależą od prawidłowego wyznaczenia strefy epileptogennej.

W tym kontekście modelowanie obliczeniowe w postaci „wirtualnego mózgu” jest potężnym narzędziem do badania wpływu różnych konfiguracji źródeł na pomiary w dobrze kontrolowanym środowisku.

W ramach tego projektu uczestnicy otrzymają biologicznie realistyczną symulację pól MEG (magnetoencefalografia) i EEG (elektroencefalografia) wytwarzanych przez różne konfiguracje źródeł mózgowych, które będą się różnić pod względem charakterystyki przestrzennej i dynamicznej. Hipoteza badawcza zakłada, że ​​modele obliczeniowe i biofizyczne mogą dostarczyć kluczowych informacji do klinicznej interpretacji sygnałów mierzonych za pomocą MEG i EEG. W szczególności hipoteza może pomóc skutecznie odpowiedzieć na niektóre uzupełniające pytania, przed którymi stoją epileptolodzy podczas analizy danych elektrofizjologicznych.

Strategia będzie trójdzielna:

i) Skonstruować wirtualne modele mózgu zarówno z aspektami dynamicznymi (odtwarzającymi zarówno nadpobudliwość, jak i zmiany hipersynchronizacyjne obserwowane w mózgu z padaczką) oraz realistyczną geometrią w oparciu o rzeczywiste pomiary traktograficzne wykonane u pacjentów ii) Eksplorować przestrzeń parametrów za pomocą wielkoskalowych symulacji konfiguracji źródłowych , przy użyciu obliczeń równoległych zaimplementowanych w klastrze komputerowym.

iii) Porównaj wyniki tych symulacji z jednoczesnymi zapisami EEG, MEG i śródmózgowego EEG (stereotaktyczny EEG, stereoelektroencefalografia (SEEG)). Modele zostaną dostrojone do sygnałów SEEG i przetestowane w porównaniu z sygnałami powierzchniowymi w celu sprawdzenia zdolności modeli do reprezentowania rzeczywistych sygnałów MEG i EEG.

Projekt stanowi próbę translacji od neuronauki teoretycznej i matematyki do badań klinicznych. Pierwszym produktem projektu będzie baza danych symulacji, która pozwoli w danej sytuacji ocenić liczbę konfiguracji, które mogły spowodować powstanie zaobserwowanych sygnałów w EEG, MEG i SEEG. Drugim - i głównym - wynikiem projektu będzie udostępnienie klinicyście platformy programowej, która pozwoli w przyjazny dla użytkownika sposób testować możliwe konfiguracje obszarów nadpobudliwych. Ponadto reprezentatywne przykłady zostaną udostępnione społeczności za pośrednictwem strony internetowej, co pozwoli na ich wykorzystanie w przyszłych badaniach mających na celu porównanie wyników różnych metod przetwarzania sygnałów na tych samych danych „gruntu prawdy”.