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O EEG high-density produz a imagem dinâmica da fonte do sinal do cérebro

Marcando um marco miliário principal no trajecto a encontrar os objetivos da iniciativa do CÉREBRO de NIH, pesquisa pelo escaninho do chefe de departamento da engenharia biomedicável do Carnegie-Mellon avança a electroencefalografia high-density (EEG) como o paradigma futuro para neuroimaging funcional dinâmico.

eegCréditos de imagem: Gorodenkoff/Shutterstock.com

A pesquisa do cérebro de NIH com do avanço da iniciativa inovativa de Neurotechnologies (CÉREBRO) motiva pesquisadores “para produzir uma imagem dinâmica nova revolucionária do cérebro que, pela primeira vez, mostra como as pilhas individuais e os circuitos neurais complexos interagem no tempo e no espaço.”

Uma técnica ideal para a imagem lactente de cérebro humano funcional--uma das prioridades máximas da iniciativa--descreveria a actividade de cérebro com definição temporal alta, definição espacial alta, e cobertura espacial larga.

Do Carnegie-Mellon fez um pulo principal dianteiro para o campo de neuroimaging funcional. Um estudo NIH-financiado que dura diversos anos e que examina dúzias dos pacientes com epilepsia produziu uma tecnologia imagiológica nova da fonte que usasse gravações high-density do EEG para traçar redes subjacentes do cérebro.

Publicado em comunicações da natureza, esta pesquisa é uma etapa grande para o estabelecimento da capacidade dinâmicamente à função e à deficiência orgânica do cérebro humano da imagem. Isto poderia fornecer a introspecção importante em onde e como o informação-processamento subjacente ocorre.

O EEG tem sido por muito tempo um dos métodos funcionais os mais eficazes disponíveis para o traço do cérebro humano. Toma leituras em uma matéria dos milissegundos, porém a tecnologia ainda se esforça com a determinação da extensão espacial da actividade dentro do cérebro.

A aproximação propor perto e sua equipe podem exactamente calcular pela primeira vez o tamanho e o espaço de áreas activas dentro do cérebro usando o EEG high-density, assim como as interacções entre as regiões que são funcional relacionadas. Seus resultados foram validados usando as gravações clínicas feitas na clínica de Mayo, analisando um total de 1.027 pontos do EEG e de 86 apreensões gravados de 36 pacientes.

O método da equipe, denominado a técnica do sparsity da borda (FAST-IRES), a aprendizagem de máquina dos usos calcular objetiva fontes do sinal e a actividade iterativa reweighted spatio-temporais rápidas como variam ao longo do tempo. Ao contrário das técnicas de imagem lactente prévias, não precisa nenhuma algoritmo ad hoc ou intervenção humana para determinar a extensão da fonte e exige a somente entrada mínima, intuitiva dos médicos.

FAST-IRES podia ter um impacto principal na pesquisa e no tratamento de vário neurológico e transtornos mentais como Alzheimer, Parkinson, curso, a dor crônica, e mesmo a depressão. Contudo, este método é excepcionalmente e o mais imediatamente impactful para aqueles que sofrem da epilepsia resistente aos medicamentos.

Ao redor um por cento da população global sofre da epilepsia, e aproximadamente um terço dos casos são resistentes aos medicamentos, exigindo a intervenção cirúrgica. Contudo até aqui, a modalidade não invasora não actual da imagem lactente tem a especificidade espacial para determinar exactamente a zona epileptogénica (EZ), que representa a quantidade mínima de tecido que deve ser removida para parar apreensões.

“Analisando redes da epilepsia com nossa estrutura propor de FAST-IRES, nós demonstramos que o EZ pode ser determinado objetiva e não invasora com elevada precisão das gravações high-density do EEG do escalpe,” escrevemos o e seus co-autores.

Os resultados foram validados lá contra leituras das gravações intracranial invasoras convencionais e resultados cirúrgicos de cada paciente, provando a eficácia de FAST-IRES.

O estudo igualmente marca uma das primeiras vezes onde o EEG high-density foi usado para estudar apreensões epiléticos. A tecnologia imagiológica mais poderosa, embalando os os eléctrodos mais do que dobro usados geralmente em um ajuste clínico, está agora disponível aos pacientes tratados na clínica de Mayo. Acredita que dentro dos próximos cinco anos, a metodologia de FAST-IRES começará a impactar a maneira que nós compreendemos um número de desordens neurológicas.

Este trabalho demonstra que a imagem lactente da fonte do EEG pode se transformar o paradigma alto-espacial, alto-temporal não invasor da definição para a tecnologia imagiológica do cérebro humano, um objetivo importante da iniciativa do CÉREBRO.”

Escaninho ele, Carnegie Mellon

Serviu como um membro do grupo de trabalho do Multi-Conselho do CÉREBRO de NIH desde 2015-2019.

É pesquisa pode vida-mudar para aquelas que sofrem da epilepsia e poderia beneficiar pesquisadores e médicos através do campo da neurologia, da neurocirurgia, e da neurociência humana. Este trabalho traz o NIH e a comunidade científica uma etapa mais perto de conseguir uma imagem dinâmica nova revolucionária do cérebro.