TIRESIA (Tecniche Innovative per la Ricerca sull Epilessia ed i Segnali Intracorticali Associati)

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "TIRESIA (Tecniche Innovative per la Ricerca sull Epilessia ed i Segnali Intracorticali Associati)"

Stefania Fabiani
7 anni fa
Visualizzazioni

1 TIRESIA (Tecniche Innovative per la Ricerca sull Epilessia ed i Segnali Intracorticali Associati) 3 anni RM1-sanità, Univ. La Sapienza (Fisiologia), Neuromed (IRCCS, Venafro) contesto: localizzazione del fuoco epilettico e predizione dell insorgenza della crisi storia clinica neuro-radiologia indagini invasive zona epilettogena video-eeg esami complementari

2 criteri di selezione dei pazienti candidati per chirurgia curativa epilessia parziale farmacoresistente (30-40% dei casi) zona epilettogena unica e stabile zona epilettogena resecabile circa pazienti attualmente elegibili in Italia protocollo prechirurgico indagini non-invasive indagini invasive

3 indagini invasive elettrodi intracerebrali elettrodi subdurali

4 indagini invasive Ricostruzione 3D da RM pre-impianto e TC post-impianto un setup unico in Italia elettrodi sub-durali EEG co-registrazione EEG e griglia sub-durale

5 TIRESIA Tre gruppi: fisici (ISS), elettrofisiologi (La Sapienza), clinici (NEUROMED) Ricerca di base - dinamica di popolazioni neuronali interagenti sottesa alla fenomenologia osservata: teoria e confronto con il dato elettrofisiologico multi-scala Trasferimento di competenze e di tecniche - applicazione e sviluppo di metodi per l analisi e la predizione del segnale - controllo automatico dell acquisizione concorrente da video-eeg e griglie sub-durali o elettrodi di profondità, con la gestione dei protocolli di test psicofisici Ricerca e sviluppo su dispositivi di registrazione/stimolazione e sistemi di controllo in tempo reale - sviluppo e caratterizzazione di elettrodi intracerebrali ibridi - implementazione hardware di algoritmi per predizione in tempo reale - studio di fattibilità su DBS Strutturata in tre obiettivi

6 Obiettivo 1 Analisi multi-scala della dinamica neuronale associata alla crisi epilettica analisi ed interpretazione dei dati di attività nervosa registrati secondo le procedure standard da pazienti epilettici, nel contesto di task specifici svolti nella fase di indagine pre chirurgica sviluppo e test di elettrodi 'ibridi di profondità analisi comparativa del segnale nervoso acquisito su scale multiple What spatial scale(s) of synchrony produces scalp EEG fields? Surprisingly little research has b een done to address the question ab ove S. Makeig 2004

7 Obiettivo 1 Teoria dinamica di campo medio come guida per l analisi a) P(ω) modello teorico Mattia and Del Giudice Phys Rev E 2002, 2004 Excitatory resonances Transmitted Inhibitory resonances Frequency P(ω) Frequency example experimental data: rat hippocampus slice, LFP recordings Osservabili sperimentali confrontabili con la teoria E external Predizioni teoriche sulla interazione di popolazioni eccitatorie e inibitorie E I

8 Obiettivo 1 Teoria dinamica di campo medio come guida per l analisi b) Uncoupled model neurons: regular firing Connettività funzionale: un esercizio in vitro Coupled model neurons: regular firing Mattia M., Giugliano, M., Luescher, H.R. and Del Giudice, P Coupled model neurons: irregular firing

9 Obiettivo 1 Il contesto comportamentale dell analisi - un esempio: il paradigma COUNTERMANDING Mirabella et al, 2005 NO-STOP TRIAL tolerance Go-signal Holding Time Reaction Time Success STOP TRIAL Go-signal Stop-signal Failure Holding Time SSD Reaction Time Failure Success

10 Obiettivo 1 Elettrodi ibridi per l analisi multi-scala del segnale nervoso Elettrodi di profondità: le caratteristiche elettriche e geometriche dei contatti determinano un volume efficace di raccolta del segnale nervoso Sviluppo e test di elettrodi 'ibridi di profondità per StereoEEG con contatti di diversa impedenza: accesso a diverse componenti in frequenza del segnale e diverse dimensioni della regione efficace da cui si registra l'attività nervosa accordi con Alcis (Fr) per sviluppo e test prototipo pilota (co-progettato dal partner univ. RM1)

11 Obiettivo 2 applicazione e sviluppo di strumenti di analisi del segnale composto adattamento e porting di tecniche per l'analisi del segnale EEG al segnale acquisito da griglia e da stereo-eeg (in particolare 'Independent Component Analysis ) ICA convolutiva J.Anemueller, T.J. Sejnowski, S. Makeig studio della relazione tra il comportamento inter critico delle cosiddette 'aree irritative', ( punte ) e l'attività dell'area epilettogena predizione a breve termine dell'insorgenza della crisi.

12 Obiettivo 2 sviluppo di algoritmi predittivi della crisi epilettica Una fase preliminare di analisi critica dei (molti) metodi proposti recentemente Una opzione che esploreremo: Echo State Neural network segnale predetto assegnazione di probabilità di crisi Jaeger-Haas, Science 2004 una variante basata sulla dinamica di neuroni spiking ( liquid state machine ) è adatta alle implementazioni VLSI già realizzate dal gruppo proponente

13 Obiettivo 3 studio di fattibilità per un sistema autonomo di anticipazione e controllo della crisi epilettica stimolazione blind vs stimolazione closed loop DBS a) dispositivo di acquisizione del segnale nervoso dalla zona epilettogena (in prospettiva, cronicamente impiantato) b) implementazione hardware degli algoritmi di l'estrazione di feature dal segnale, e l'eventuale predizione della crisi c) attivazione di una stimolazione (attraverso gli stessi dispositivi utilizzati in acquisizione, siano essi elettrodi di profondità o griglie subdurali) per il controllo preventivo della crisi. Idea non nuova rinnovato interesse grazie a: 1. Capacità di elaborazione e controllo in tempo reale 2. Capacità di miniaturizzazione 3. Successo clinico nel Parkinson 1972

14 predizione e controllo della crisi epilettica stimolazione Obiettivo 2 + Obiettivo 3 registrazione riconoscimento di pattern anticipatori della crisi Georgia Institute of Technology

15 Persone coinvolte e richieste finanziarie Dipartimento di Fisiologia Università La Sapienza : Stefano Ferraina, prof. ord. (40%), Pierpaolo Pani, dottorando (60%), Giovanni Mirabella, ass. ric. (30%) (Odysseas Papazachariadis, laureando (100%)) Neuromed: Giancarlo Di Gennaro aiuto (30%), Pierpaolo Quarato, aiuto (30%), Vincenzo Esposito, prof. ass. La Sapienza, primario neurochirurgia (30%), Fabio Sebastiano, borsista (50%). Roma1-sanità: Paolo Del Giudice, I ric ISS (60%), Maurizio Mattia, ric (60%), Massimiliano Giulioni, dottorando TOV (40%), ), Mauro Grigioni, I ric ISS (30%), Gaetano Salina, I ric INFN (RM2, 30%), (Vittorio Dante, CTER ISS (40%), ) preventivo globale di spesa per il 2006: 12 k

Documenti analoghi

Matematica Applicata

sorrentino@dima.unige.it Genova, May 19th 2016 1/8 Matematica Applicata Neuroscienze, Metodi Bayesiani, Algoritmi Monte Carlo Sara Sommariva Docente di riferimento: Alberto Sorrentino sorrentino@dima.unige.it