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Revolutionizing diabetes management by combining in silico models and AI control for vagus neuroprostheses

Descrizione del progetto

Stimolazione automatica del nervo vago per controllare i livelli di glucosio in circolo

Le cellule del corpo utilizzano il glucosio per produrre energia. Il diabete è caratterizzato da una regolazione alterata dei livelli di glucosio in circolo, difficile da trattare in modo efficace. È urgente un approccio automatizzato che si adatti alle condizioni mutevoli dei pazienti. La stimolazione del nervo vago può modulare il metabolismo del glucosio. Tuttavia, poiché il nervo vago innerva molti organi interni, è necessario un attento studio dell’interazione nervo-impianto e dei circuiti stimolati. Il progetto DiabetManager, finanziato dal CER, mira a sviluppare la prima neuroprotesi di stimolazione del nervo vago per la regolazione personalizzata dei livelli di glucosio nei diabetici. Il lavoro includerà lo sviluppo di un modello in silico del nervo vago, la progettazione di interfacce basate su modelli, politiche di stimolazione basate sull’intelligenza artificiale, esperimenti sugli animali e sperimentazioni sull’uomo.

Obiettivo

Diabetes is a major world health problem, approaching epidemic proportions and causing long term health damages due to inappropriate blood glucose regulation. Pharmacological therapies are limited by numerous side effects (as renal insufficiency or heart failure) and dose management issues. Their efficacy is also hindered by often problematic, patients’ compliance. This results in an unmet need for automatized, closed-loop glucose metabolism regulation, adaptable to variable patients’ conditions. Vagus nerve (VN) is a major component of the autonomous nervous system innervating internal organs, and its electrical stimulation showed preliminary results in modulating glucose metabolism. However, underlying mechanisms remain unknown, posing a high-risk to its feasibility, and could lead to indiscriminate stimulation causing multiple side effects (compromising breathing or heart rate). Fine glucose regulation cannot be achieved without better understanding of nerve-implant interaction and circuits stimulated by VNS. I aim to fill present scientific gaps by developing the first VNS neuroprosthesis for personalized closed-loop-regulation of glucose levels in diabetics. This results in a significant challenge: defining stimulation policies able to selectively block or activate specific neural pathways, while counteracting metabolic shifts and implant-nerve alterations. To that aim I will exploit models-driven interface design and AI-based stimulation policies. Animal experiments will investigate the physiological responses to optimal policies, maximising glucose regulation while minimizing adverse events, inspecting both cervical and abdominal VNS. Optimal VNS will be validated in human trials achieving device assessment in patients. DiabetManager will shed light on the underlying mechanisms of VNS-mediated glucose metabolism control, while providing versatile VN in-silico model, unprecedent AI-architecture for its adaptive stimulation, and disruptive health treatment.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-COG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

MEDIZINISCHE UNIVERSITAET WIEN
Contributo netto dell'UE
€ 1 999 201,00
Indirizzo
SPITALGASSE 23
1090 Wien
Austria
Regione
Ostösterreich Wien Wien
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 999 201,00

Beneficiari (2)