Computermodellen van epilepsie

Rekenmodellen en analytische methoden zijn geavanceerde onderzoeks-, ontwikkelings- en technische instrumenten. Hiermee kunnen wetenschappers bij SEIN op specifieke gebieden buiten de grenzen van de traditionele, op bewijsmateriaal gebaseerde benaderingen hun onderzoek verrichten. De modellen helpen bij de formulering en in-silico testen van nieuwe paradigma's voor diagnostiek, behandeling en prognostiek bij epileptische toestanden.

Er zijn twee belangrijke niveaus van toepassing:
 

  1. Computerprogramma's op basis van gevalideerde algoritmen die bewerkelijke taken van databewerking kunnen overnemen. Daarbij kunnen diagnostische procedures sneller, en in sommige gevallen zelfs nauwkeuriger dan door de mens worden uitgevoerd;
  2. In een steeds groter wordend  aantal voorbeelden blijkt dat analytische technieken belangrijke eigenschappen voor de diagnostiek detecteren die onzichtbaar zijn voor de menselijke waarnemer. Zoals bijvoorbeeld niet-lineaire EEG signaal eigenschappen, statistische eigenschappen van 3D-MRI enz. Rekenmodellen kunnen zelfs tot een verder niveau van toepassingen leiden. Zo kunnen zij virtuele testbanken bieden voor nieuwe therapeutische middelen zoals corticale stimulatie en nieuwe geneesmiddelen. Uiteindelijk verhogen adequate modellen de zekerheid van de behandeling van epilepsie.

Onderzoeksprojecten

/

Computermodellen en epileptogenese van aanvalscontrole

Onderzoekers

S. Kalitzin (Stiliyan)
G. Petkov (George)
M. Demuri (Matteo)
R. Helling (Robert)

Titel Onderzoek

Computermodellen en epileptogenese van aanvalscontrole

Wat is het probleem?

Er ontbeert een consistente theorie of model die het ontstaan en de afloop van epileptische aanvallen kan beschrijven. Daardoor zijn de meeste diagnostische en therapeutische methoden gebaseerd op ervaring. Het onderzoek is toegewijd aan het verkennen van de processen op verschillende netwerkniveaus die betrokken zijn bij epilepsie.

Hoe gaan we het aanpakken?

We bouwen computer modellen van neurale netwerken die de epileptische toestand kunnen simuleren. De modellen worden gebruikt om nieuwe diagnostische en therapeutische mogelijkheden te beschrijven en te testen. 

Wat hopen we te bereiken?

Door het gebruik van computermodellen kunnen de neuronale processen die betrokken zijn bij epilepsie verkend worden. Nieuwe behandelingsmethodes worden getest en geoptimaliseerd voordat ze in een klinische omgeving toegepast worden.

Resultaten

Resultaten worden toegevoegd na afronding van het onderzoek.

Met wie doen we het onderzoek?

  • Universiteit Warsaw (Dr. Piotr Suffczynski) 
  • Universiteit Rennes (Prof. Fabrice Wendling) 

Start/duur onderzoek

Doorlopend programma 

Detecteren en het aantonen van grote aanvallen door het gebruik van “remote sensing” modulatie

Onderzoekers

S. Kalitzin (Stiliyan)
G. Petkov  (George)
E. Geertsema (Evelien)

Titel Onderzoek

Detecteren en het aantonen van grote aanvallen door het gebruik van “remote sensing” modulatie

Wat is het probleem?

In de woonomgeving is gespecialiseerde zorg niet voorhanden. Voor het detecteren van aanvallen met apparatuur, moet deze apparatuur vaak contact maken met het lichaam van de patiënt. 

Hoe gaan we het aanpakken?

In dit project worden sensoren op afstand gebruikt (camera’s, microfoons, radar) waardoor het goed toepasbaar is in de woonomgeving waar gespecialiseerde zorg niet voor handen is. Daar komt bij dat de technieken die ontwikkeld zijn ook offline toegepast kunnen worden. Algoritmes gebaseerd op optical flow, beweging reconstructie en spectrale analyse worden ontwikkeld en gevalideerd. Hiervoor worden opgenomen data en real-time analyse gebruikt. 

Wat hopen we te bereiken?

Een automatische methode om zo vroeg mogelijk grote motorische epileptische aanvallen te detecteren. Hiermee kan de productiviteit en efficiëntie van het observeren van iemand in de kliniek verhoogd worden.

Resultaten

De algoritmes zijn ontwikkeld en gevalideerd met opgenomen video data. De real-time versies zijn ook betrouwbaar maar er zal nog een brede validatie uitgevoerd moeten worden. Het ontwikkelde systeem is gevoelig voor de opname frequentie (minimaal 25Hz) maar is verder niet afhankelijk van de beeldkwaliteit. De exclusieve rechten voor productie zijn overgedragen aan een externe firma die een product op de markt zal brengen.  

Met wie doen we het onderzoek?

  • ZonMW (subsidie)
  • UMC Utrecht, Kempenhaeghe, Hobo, Liv Assured BV., Pontes Medical

Start/duur onderzoek

2017-2022

Stimulatiemethodes voor het onderzoeken en onder controle houden van de prikkelbaarheid van de hersenen

Onderzoekers

S. Kalitzin (Stiliyan)
R. Helling (Robert)
G. Widman (Guido)
G. Visser (Gerhard)

Titel Onderzoek

Stimulatiemethodes voor het onderzoeken en onder controle houden van de prikkelbaarheid van de hersenen.

Wat is het probleem?

“Gewone” EEG methoden komen tekort om de toestand van de hersen te classificeren. Er zijn problemen met de stationariteit en de herhaalbaarheid van de resultaten.    

Hoe gaan we het aanpakken?

Door middel van stimulaties kunnen we geïnduceerde EEG eigenschappen meten zoals (1) corticale drempel; (2) corticale inhibitie met duaal puls stimulatie en (3) ontwaking van hoog frequente oscillaties. 

Wat hopen we te bereiken?

Het toepassen van TMS in combinatie met EEG bij gezonde personen of bij mensen met epilepsie biedt de mogelijkheid om de resultaten van computermodellen in werkelijkheid te testen. Op deze manier kunnen verschillende diagnostische en behandelingsmethodes ontwikkeld worden.

Resultaten

Resultaten worden toegevoegd na afronding van het onderzoek

Met wie doen we het onderzoek?

Intern project, mogelijke samenwerking met Universiteit Leiden. 

Start/duur onderzoek

2017-2022