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L'elettroencefalogramma ad alta densità produce l'immagine dinamica della sorgente del segnale del cervello

Tracciando una pietra miliare importante sul percorso a rispondere gli obiettivi dell'iniziativa del CERVELLO di NIH, la ricerca dal recipiente biomedico del capo di Servizio tecnico del Carnegie-Mellon avanza l'elettroencefalografia ad alta densità (EEG) come il paradigma futuro per neuroimaging funzionale dinamico.

eegCrediti di immagine: Gorodenkoff/Shutterstock.com

La ricerca del cervello di NIH through avanzando l'iniziativa innovatrice di Neurotechnologies (CERVELLO) motiva i ricercatori “per produrre una nuova maschera dinamica rivoluzionaria del cervello che, per la prima volta, mostra come le diverse celle ed i circuiti neurali complessi interagiscono in entrambi il tempo e spazio.„

Una tecnica ideale per rappresentazione di cervello umano funzionale--una delle massime priorità dell'iniziativa--descriverebbe l'attività di cervello con alta risoluzione temporale, alta risoluzione spaziale ed ampia copertura spaziale.

Del Carnegie-Mellon ha reso un salto importante di andata per il campo di neuroimaging funzionale. Ad uno studio fondato NIH che dura parecchi anni e che esamina dozzine di pazienti con l'epilessia ha prodotto una tecnologia dell'immagine novella di sorgente che usa le registrazioni ad alta densità di elettroencefalogramma per mappare le reti di fondo del cervello.

Pubblicato nelle comunicazioni della natura, questa ricerca è un grande punto verso l'instaurazione dell'abilità dinamicamente alla funzione ed alla disfunzione del cervello umano di immagine. Ciò potrebbe fornire la comprensione importante in sia dove che come l'elaborazione delle informazioni di fondo accade.

L'elettroencefalogramma lungamente è stato uno di metodi funzionali più efficaci disponibili per la mappatura del cervello umano. Annota le letture in un aspetto dei millisecondi, comunque la tecnologia ancora lotta con la determinazione delle dimensioni spaziali di attività all'interno del cervello.

L'approccio proposto vicino lui ed il suo gruppo possono stimare esattamente per la prima volta la dimensione e la portata delle aree attive all'interno del cervello facendo uso dell'elettroencefalogramma ad alta densità come pure le interazioni fra le regioni che sono dal punto di vista funzionale relative. I loro risultati sono stati convalidati facendo uso delle registrazioni cliniche fatte alla clinica di Mayo, analizzando complessivamente 1.027 punte di elettroencefalogramma e 86 attacchi registrati da 36 pazienti.

Il metodo del gruppo, definito la tecnica di sparsity della barriera (FAST-IRES), l'apprendimento automatico di usi per stimare obiettivamente le sorgenti del segnale e l'attività iteratamente reweighted spatio-temporali veloci come variano col passare del tempo. A differenza delle tecniche di rappresentazione priori, non ha bisogno di algoritmo ad-hoc o di intervento umano per la determinazione delle dimensioni di sorgente e richiede il soltanto input minimo e intuitivo dai medici.

FAST-IRES ha potuto avere un effetto principale sulla ricerca e sul trattamento di vari disturbi neurologici e mentali come Alzheimer, Parkinson, il colpo, il dolore cronico e perfino la depressione. Tuttavia, questo metodo è unicamente ed il più immediatamente impactful per quelli che soffrono dall'epilessia resistente alla droga.

Intorno un per cento della popolazione globale soffre dall'epilessia ed approssimativo un terzo dei casi è resistente alla droga, richiedendo l'intervento chirurgico. Eppure finora, la modalità non invadente non corrente della rappresentazione ha la specificità spaziale per determinare esattamente la zona epileptogenic (EZ), che rappresenta la quantità minima di tessuto che deve essere eliminata per fermare gli attacchi.

“Analizzando le reti dell'epilessia con la nostra struttura proposta di FAST-IRES, abbiamo dimostrato che il EZ può essere determinato obiettivamente e non invadente con alta precisione dalle registrazioni ad alta densità di elettroencefalogramma del cuoio capelluto,„ abbiamo scritto lui ed i suoi co-author.

Là i risultati sono stati convalidati contro le letture dalle registrazioni intracraniche dilaganti convenzionali ed i risultati chirurgici da ogni paziente, provando l'efficacia di FAST-IRES.

Lo studio egualmente traccia una delle prima volta che l'elettroencefalogramma ad alta densità è stato usato per studiare gli attacchi epilettici. La tecnologia dell'immagine più potente, imballante gli elettrodi più doppi utilizzati generalmente in una regolazione clinica, ora è a disposizione dei pazienti curati alla clinica di Mayo. Crede che entro i cinque anni futuri, la metodologia di FAST-IRES cominci ad urtare il modo che capiamo una serie di disordini neurologici.

Questo lavoro dimostra che la rappresentazione di sorgente di elettroencefalogramma può trasformarsi nel paradigma alto-spaziale e alto-temporale non invadente di risoluzione per tecnologia dell'immagine del cervello umano, uno scopo importante dell'iniziativa del CERVELLO.„

Recipiente lui, Carnegie Mellon

Ha servito da membro del gruppo di lavoro del Multi-Consiglio del CERVELLO di NIH dal 2015-2019.

È la ricerca può vita cambiare per quelle che soffrono dall'epilessia e potrebbe avvantaggiare i ricercatori ed i medici attraverso il campo della neurologia, della neurochirurgia e della neuroscienza umana. Questo lavoro porta il NIH e la comunità scientifica un punto più vicino a raggiungere una nuova maschera dinamica rivoluzionaria del cervello.