Projektbeschreibung
Ein digitaler Zwilling des Gehirns für die neurowissenschaftliche Forschung
„Digitaler Zwilling“ ist ein Begriff, mit dem in der Industrie die Entwicklung von nahezu exakten digitalen Replikaten verschiedener Produkte beschrieben wird, die für Überwachungszwecke und die Prüfung von Erweiterungen genutzt werden. Das EU-finanzierte Projekt Neurotwin bedient sich des Konzepts der digitalen Zwillinge, um personalisierte hybride Hirnmodelle zu entwickeln. Anhand von Neurobildgebungsdaten über die Alzheimer-Krankheit wird das Forschungsteam ein Modell entwickeln, das die Netzwerke und dynamische Landschaft des Gehirns darstellt. Mit diesem Modell sollen personalisierte Neuromodulationsprotokolle erstellt und geprüft werden, die in der Lage sind, eine gesunde Dynamik wiederherzustellen. Durch seine Forschung an der Schnittstelle zwischen nichtlinearer Dynamik, Netzwerktheorie, Biophysik, Technik, Neurowissenschaft, klinischer Forschung und Ethik wird Neurotwin einen modellgestützten Durchbruch in der grundlegenden und klinischen Neurowissenschaft schaffen, wobei Betroffene letztendlich von sicheren und individuellen Therapiekonzepten profitieren werden.
Ziel
Neuropsychiatric disorders are a leading cause of global disability-adjusted life years, and solutions are lacking. Can digital twins be useful? At least in some cases, we hold they will be central to progress. Recent findings suggest that non-invasive brain stimulation may be a valuable option in conditions such as epilepsy or Alzheimer's (AD). Still, a better understanding of mechanisms and patient-specific factors is needed. Personalized hybrid brain models uniting the physics of electromagnetism with physiology – neurotwins or NeTs – are poised to play a fundamental role in understanding and optimizing the effects of stimulation at the individual level. We ambition to deliver disruptive solutions through model-driven, individualized therapy. We will build a computational framework – weaved and validated across scales and levels of detail– to represent the mechanisms of interaction of electric fields with brain networks and assimilate neuroimaging data. This will allow us to characterize the dynamical landscape of the individual brain and define strategies to restore healthy dynamics. Benefitting from existing databases of healthy and AD individuals, we will deliver the first human and rodent NeTs predicting the effects of stimulation on dynamics. We will then collect detailed multimodal measurements in mice and humans to improve the predictive power of local and whole-brain models under the effects of electrical stimulation, and translate these findings into a technology pipeline for the design of new personalized neuromodulation protocols which we will test in a cohort of AD patients and healthy controls in randomized double-blinded studies. With research at the intersecting frontier of nonlinear dynamics, network theory, biophysics, engineering, neuroscience, clinical research, and ethics, Neurotwin will deliver model-driven breakthroughs in basic and clinical neuroscience, with patients ultimately benefiting from safe, individualized therapy solutions.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencesbiological sciencesneurobiology
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicselectromagnetism
- medical and health sciencesbasic medicineneurologyepilepsy
- medical and health sciencesbasic medicineneurologydementiaalzheimer
- medical and health sciencesbasic medicinephysiology
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenUnterauftrag
H2020-FETPROACT-2020-2
Finanzierungsplan
RIA - Research and Innovation actionKoordinator
08035 Barcelona
Spanien
Die Organisation definierte sich zum Zeitpunkt der Unterzeichnung der Finanzhilfevereinbarung selbst als KMU (Kleine und mittlere Unternehmen).