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Connecting to the Networks of the Human Brain

Description du projet

Une modulation et un contrôle corticaux peuvent bientôt être possibles grâce à un système avancé de stimulation

Les milliards de cellules du cerveau forment des réseaux interconnectés et très organisés qui changent de manière dynamique à des échelles temporelles courtes et longues. Du point de vue synergique, la compréhension des réseaux impliqués dans les neuropathologies s’est renforcée en même temps que les technologies pour les observer, les manipuler et les mesurer. La stimulation magnétique transcrânienne (SMT) est une technique non invasive de neuromodulation qui applique des pulsations magnétiques à des régions individuelles du cerveau. Elle a connu du succès dans le traitement de la dépression majeure. ConnectToBrain cherche à améliorer radicalement la SMT, permettant l’utilisation d’une SMT à plusieurs locus dotée d’une résolution spatiotemporelle très élevée et d’une boucle de rétroaction fermée via une interface ordinateur-cerveau et cerveau-ordinateur. La capacité à stimuler différentes parties du cortex cérébral avec des délais de l’ordre de la milliseconde inspirera la création de traitements innovants destinés à des maladies neurologiques complexes.

Objectif

ConnectToBrain will introduce whole-brain multi-locus transcranial magnetic stimulation (mTMS), in which the brain-stimulating electric-field location, direction, magnitude and timing are controlled electronically based on real-time high-density electroencephalography (hdEEG) information of activity and connectivity in brain networks. The final mTMS apparatus will consist of 50 coils. Superpositions of electric fields produced by the different overlapping coils allow spatiotemporally millimeter- and millisecond-precise stimulus sequences to arbitrary cortical sites without physical movements of the coil set. Spatial targeting of mTMS will be further improved by measuring individual brain conductivity distributions with ultra-low-field MRI. The proposed hdEEG methodology uses a brain–computer interface (BCI) and a computer–brain interface (CBI) in a closed, algorithmically-controlled loop. BCI receives real-time information about brain activity and connectivity from hdEEG, while CBI adapts mTMS to drive brain activity and connectivity into desired directions. ConnectToBrain will allow unprecedented tracking of dynamic changes and reorganization of brain networks in real-time, and network-targeted closed-loop stimulation. This radically novel technology will cause a paradigm shift from current open-loop practice that is only moderately effective in therapy. We will apply ConnectToBrain to reach new levels of efficacy of therapeutic applications. Patients after stroke and with Alzheimer’s disease will be tested and treated as models of network disorders.
Our high-risk, high-gain endeavor will reach the ambitious goals only through the Synergy of the 3 PIs, world leaders in their complementary areas of expertise (instrumentation, algorithms, translation). If the project succeeds, we expect the value of societal, health and industrial benefits in Europe to exceed €1 billion annually, not to mention the immense value of alleviating human suffering from brain disorders.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-SyG - Synergy grant

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2018-SyG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

AALTO KORKEAKOULUSAATIO SR
Contribution nette de l'UE
€ 3 998 905,00
Adresse
OTAKAARI 1
02150 Espoo
Finlande
Région
Manner-Suomi Helsinki-Uusimaa Helsinki-Uusimaa
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 3 998 905,00

Bénéficiaires (3)