Τεχνολογία: Ψηφιακές προσεγγίσεις που ενεργοποιούνται από την αιχμή της μοντελοποίησης εγκεφάλου

Τεχνολογία:

Στην τρέχουσα έκδοση του The Lancet Neurology, οι ερευνητές του Human Brain Project (HBP) παρουσιάζουν τις νέες κλινικές χρήσεις προηγμένων μεθόδων μοντελοποίησης εγκεφάλου. Τεχνικές υπολογιστικής μοντελοποίησης εγκεφάλου που ενσωματώνουν τα δεδομένα μέτρησης ενός ασθενούς αναπτύχθηκαν από ερευνητές στο AMU Marseille ως μέρος της HBP. Τα μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως προγνωστικά εργαλεία για τον εικονικό έλεγχο κλινικών υποθέσεων και στρατηγικών.

Αντιμετώπιση καρδιοπάθειας

Για να δημιουργήσουν εξατομικευμένα μοντέλα εγκεφάλου, οι ερευνητές χρησιμοποιούν μια τεχνολογία προσομοίωσης που ονομάζεται The Virtual Brain (TVB), την οποία ο επιστήμονας της HBP Viktor Jirsa έχει αναπτύξει μαζί με συνεργάτες. Για κάθε ασθενή, τα υπολογιστικά μοντέλα δημιουργούνται από δεδομένα της ατομικής μετρούμενης ανατομίας, της δομικής συνδεσιμότητας και της δυναμικής του εγκεφάλου. Η προσέγγιση εφαρμόστηκε για πρώτη φορά στην επιληψία και μια σημαντική κλινική δοκιμή βρίσκεται σε εξέλιξη.

Η τεχνολογία TVB επιτρέπει στους κλινικούς ιατρούς να προσομοιώνουν την εξάπλωση της ανώμαλης δραστηριότητας κατά τη διάρκεια των επιληπτικών κρίσεων στον εγκέφαλο ενός ασθενούς, βοηθώντας τους να εντοπίζουν καλύτερα τις περιοχές-στόχους. Τον Ιανουάριο, η ομάδα είχε παρουσιάσει τη λεπτομερή μεθοδολογία της εργασίας για την επιληψία στο εξώφυλλο του Science Translational Medicine.

Στη νέα εργασία, οι ερευνητές επεκτείνονται στην έννοια και τις πιθανές εφαρμογές της στη νευροεπιστήμη. Το άρθρο τους στο The Lancet Neurology περιγράφει πώς εξατομικευμένα μοντέλα υπολογιστή του εγκεφάλου ενός ασθενούς έχουν ευρεία εφαρμογή πέρα από την επιληψία. Οι συγγραφείς υποστηρίζουν ότι οι πραγματικές δυνατότητες των εξατομικευμένων εικονικών μοντέλων εγκεφάλου στη νευροεπιστήμη, την ιατρική και τη νευροτεχνολογία πρέπει να διερευνηθούν περαιτέρω.

Οι συγγραφείς οραματίζονται ότι οι μελλοντικές εξελίξεις στη μοντελοποίηση του εγκεφάλου θα ανοίξουν ένα μονοπάτι σε προσεγγίσεις «ψηφιακών διδύμων» στην ιατρική του εγκεφάλου. Ένα «ψηφιακό δίδυμο» είναι ένας τύπος εξατομικευμένου υπολογιστικού μοντέλου εγκεφάλου που μπορεί να ενημερώνεται συνεχώς με μετρημένα δεδομένα πραγματικού κόσμου που λαμβάνονται από το αντίστοιχο της πραγματικής ζωής, δηλαδή τον ασθενή.

Αν και δεν στοχεύει να είναι ένα ακριβές αντίγραφο, η αυξανόμενη πολυπλοκότητα αυτών των μοντέλων αναμένεται να ενισχύσει περαιτέρω την προγνωστική τους ισχύ, φέρνοντας νέες κλινικές και ερευνητικές εφαρμογές εφικτές.

Οι συγγραφείς αναμένουν βελτιώσεις σε δύο βασικούς άξονες: την υψηλή ανάλυση των δεδομένων και την ειδικότητα του ασθενούς. Η ενσωμάτωση αυτών των παραγόντων καθίσταται δυνατή στο πλαίσιο του HBP, μέσω της χρήσης λογισμικού μοντελοποίησης, υπολογιστικής ισχύος, εγκεφαλικών άτλαντων και συνόλων δεδομένων που παρέχονται στην ψηφιακή ερευνητική υποδομή EBRAINS.

Ο Viktor Jirsa ηγείται της ερευνητικής περιοχής για το «πολυκλιμακωτό εγκεφαλικό σύνδεσμο» εντός του HBP. Από τις 28-31 Μαρτίου θα φιλοξενήσει την τελική Σύνοδο Κορυφής του έργου στη Μασσαλία της Γαλλίας.

Πώς θα ξεκουράσεις τα μάτια σου από την ψηφιακή κόπωση;

Τι συμβαίνει στον εγκέφαλό σας όταν κάνετε διαλογισμό;

Πώς η μουσική μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα των φαρμάκων;

Ο εγκέφαλος των δύο φύλων αλλάζει μετά τη βρεφική ηλικία