"Virtuell hjärna"-Baserad tolkning av elektrofysiologiska signaler vid epilepsi (VIBRATIONS)

Epilepsi är en allvarlig neurologisk störning som drabbar i storleksordningen 0,5 till 1 % av befolkningen. Det är en mycket invaliderande sjukdom, med stor inverkan på livskvaliteten. I en stor del av fallen kan medicinering inte förhindra anfall; kirurgiskt avlägsnande av de regioner som är ansvariga för anfall är då det enda sättet att bota patienter. Resultaten är dock avgörande beroende på den korrekta avgränsningen av den epileptogena zonen.

I detta sammanhang är beräkningsmodellering, i form av en "virtuell hjärna" ett kraftfullt verktyg för att undersöka hur olika konfigurationer av källorna påverkar mätningarna, i en välkontrollerad miljö.

I detta projekt kommer deltagarna att erbjudas deltagarna att simulera på ett biologiskt realistiskt sätt MEG (Magnetoencefalografi) och EEG (Elektroencefalografi) fält producerade av olika konfigurationer av hjärnkällor, som kommer att skilja sig åt vad gäller rumsliga och dynamiska egenskaper. Forskningshypotesen är att beräknings- och biofysikaliska modeller kan ge avgörande information för att kliniskt tolka de signaler som mäts med MEG och EEG. I synnerhet kan hypotesen hjälpa till att effektivt ta itu med några kompletterande frågor som epileptologer ställs inför när de analyserar elektrofysiologiska data.

Strategin kommer att vara tredelad:

i) Konstruera en virtuell hjärnmodell med både dynamiska aspekter (reproducerar både hyperexcitabilitets- och hypersynkroniseringsförändringar som observerats i den epileptiska hjärnan) och en realistisk geometri baserad på faktiska traktografiåtgärder utförda hos patienter ii) Utforska parameterutrymmet genom storskaliga simuleringar av källkonfigurationer , med hjälp av parallell beräkning implementerad på ett datorkluster.

iii) Konfrontera resultaten av dessa simuleringar med samtidiga inspelningar av EEG, MEG och intracerebralt EEG (stereotaktisk EEG, stereoelektroencefalografi (SEEG)). Modellerna kommer att trimmas på SEEG-signaler och testas mot ytsignalerna för att validera modellernas förmåga att representera riktiga MEG- och EEG-signaler.

Projektet utgör en translationell satsning från teoretisk neurovetenskap och matematik till klinisk utredning. En första utgång av projektet kommer att vara en databas med simuleringar, som gör det möjligt att i en given situation bedöma antalet konfigurationer som kunde ha gett upphov till de observerade signalerna i EEG, MEG och SEEG. En andra - och viktig - produktion av projektet kommer att vara att ge läkaren tillgång till en mjukvaruplattform som gör det möjligt att testa möjliga konfigurationer av hyperexciterbara regioner på ett användarvänligt sätt. Dessutom kommer representativa exempel att göras tillgängliga för samhället via en webbplats, som kommer att tillåta dess användning i framtida studier som syftar till att konfrontera resultaten av olika signalbehandlingsmetoder på samma "grundsannings"-data.