Descrizione del progetto
Un gemello digitale del cervello per la ricerca neuroscientifica
«Gemelli digitali» è un termine utilizzato nell’industria per descrivere lo sviluppo di repliche quasi perfette di diversi prodotti, a fini di monitoraggio e di collaudo di componenti aggiuntivi. Il progetto Neurotwin, finanziato dall’UE, prende in prestito il concetto di gemello digitale per sviluppare modelli cerebrali ibridi personalizzati. Utilizzando dati di neuroimaging relativi alla malattia di Alzheimer, gli scienziati costruiranno un modello che riassuma le reti e il paesaggio dinamico del cervello individuale. L’obiettivo è quello di utilizzare tale modello per progettare e collaudare protocolli di neuro-modulazione personalizzati in grado di ripristinare dinamiche sane. Con la sua ricerca all’intersezione della dinamica non lineare, della teoria delle reti e di ambiti quali biofisica, ingegneria, neuroscienze, ricerca clinica ed etica, Neurotwin presenterà innovazioni basate su modelli nell’ambito delle neuroscienze di base e cliniche. Sarà grazie a tali risultati che i pazienti, in ultima analisi, potranno beneficiare di soluzioni terapeutiche sicure su misura.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
- natural sciencesbiological sciencesneurobiology
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicselectromagnetism
- medical and health sciencesbasic medicineneurologyepilepsy
- medical and health sciencesbasic medicineneurologydementiaalzheimer
- medical and health sciencesbasic medicinephysiology
Programma(i)
Invito a presentare proposte
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H2020-FETPROACT-2020-2
Meccanismo di finanziamento
RIA - Research and Innovation actionCoordinatore
08035 Barcelona
Spagna
L’organizzazione si è definita una PMI (piccola e media impresa) al momento della firma dell’accordo di sovvenzione.