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Interrogating basal ganglia reinforcement with deep brain stimulation in Parkinson’s disease.

Descrizione del progetto

Neurostimolazione adattativa per i disturbi cerebrali

La malattia di Parkinson è un disturbo del movimento associato alla perdita graduale dei neuroni produttori di dopamina. Finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, il progetto ReinforceBG propone l’ipotesi inedita che la perdita di dopamina non comprometta il movimento di per sé, ma ostacoli meccanismi cruciali che aiutano a sostenere la comunicazione neuronale. I ricercatori intendono studiare questa ipotesi combinando registrazioni invasive dei segnali cerebrali con una neurostimolazione adattativa specifica per il comportamento. L’obiettivo è quello di sperimentare un’interfaccia neuroprotesica cervello-computer basata sull’apprendimento automatico, in grado di supportare i pazienti affetti dal morbo di Parkinson nelle sfide individuali che devono affrontare. In futuro, ciò potrebbe aprire nuovi orizzonti per il trattamento dei disturbi cerebrali che colpiscono il sistema dopaminergico.

Obiettivo

Dopamine and the basal ganglia have been conserved over more than 500 million years of evolution. They are fundamental to animal and human behaviour. Parkinson’s disease (PD) is associated with loss of dopaminergic innervation to the basal ganglia. Over 6 million people suffer from the debilitating symptoms of PD that span disturbance of emotion, cognition and movement. There is a pressing need to understand the pathogenesis of these symptoms, but an integrated account of dopamine and basal ganglia function is lacking. This constitutes a significant roadblock to scientific and therapeutic advances. To overcome this roadblock, ReinforceBG poses the novel unconventional hypothesis that loss of dopamine in PD does not impair movement per se but leads to chronic negative reinforcement of neural population dynamics. Conversely, in the healthy state, transient dopamine signals may stabilize cortex–basal ganglia activity to facilitate reentry and refinement of cortical output. To address this hypothesis, ReinforceBG will combine invasive electrocorticography and local field potential recordings with closed-loop deep brain stimulation in PD patients. Aim 1 will investigate how basal ganglia pathways coordinate neuromuscular adaptation. Aim 2 will shed light on basal ganglia reinforcement in multiple behavioural domains, including movement, gait, speech, and spatial navigation in virtual reality. Aim 3 will develop a neuroprosthetic brain-computer interface that aims to modulate basal ganglia reinforcement. ReinforceBG deviates from outdated models on pro- vs. antikinetic “Go” and “NoGo” pathways and promises a holistic-reinforcement centred view of basal ganglia function. It will leverage the unprecedented spatiotemporal precision of neuromodulation for the development of an innovative brain circuit intervention that modulates neural reinforcement in real time. This opens new horizons for the interdisciplinary treatment of brain disorders affecting the dopaminergic system.

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Istituzione ospitante

CHARITE - UNIVERSITAETSMEDIZIN BERLIN
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 580,00
Indirizzo
Chariteplatz 1
10117 Berlin
Germania

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Regione
Berlin Berlin Berlin
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 580,00

Beneficiari (1)