Projektbeschreibung
Neuartiger Regelalgorithmus für die Tiefenhirnstimulation
Bei der Tiefenhirnstimulation (THS) wird ein Gerät implantiert, das elektrische Signale an die für Körperbewegungen zuständigen Gehirnbereiche sendet. In den letzten Jahren hat sich die Tiefenhirnstimulation als eine Möglichkeit zur Behandlung der Symptome von Parkinson herausgestellt. Die Mechanismen der Tiefenhirnstimulation sind jedoch kaum bekannt und die Patientenbehandlung ist aufgrund der suboptimalen Programmierung der Stimulusparameter ineffizient. Gegenwärtige Systeme zur Tiefenhirnstimulation werden in einer Konfiguration mit offenem Regelkreis betrieben, bei der die Parameter für die verbleibende Stimulationszeit empirisch festgelegt werden. Im Gegensatz dazu stellt die Tiefenhirnstimulation mit geschlossenem Regelreis einen neuen Ansatz mit Potenzial zur Überwindung aktueller Einschränkungen dar, da hier die Stimulationsparameter automatisch nach Bedarf angepasst werden. Im EU-finanzierten Projekt DBScontrol wurden Rechenmodelle der neuronalen Schaltkreise im Gehirn während der Tiefenhirnstimulation entwickelt, um neuartige Algorithmen für die Behandlung mit geschlossenem Regelkreis zu testen. Ziel der aktuellen Machbarkeitsphase ist es, eine Implementierung mit einem Prototyp zu demonstrieren und vorklinische Tests an Tiermodellen durchzuführen.
Ziel
Over the past 25 years deep brain stimulation (DBS) has emerged as an effective treatment for the symptoms of Parkinson's disease (PD). Despite its success, the mechanisms of DBS are not yet fully understood. Moreover, patients experience side effects and poor control of symptoms associated with suboptimal programming of stimulus parameters. Current DBS systems operate in an 'open-loop' configuration with stimulus parameters (pulse amplitude, duration and frequency) empirically set and remaining fixed over time. Closed-loop DBS offers an alternative approach that has the potential to overcome current limitations and increase therapeutic efficacy, while reducing side-effects and increasing battery life, by automatically adjusting stimulation parameters as required. Although the potential benefits of closed-loop DBS are widely recognised, these systems have not yet been implemented clinically. Under the parent ERC project DBSmodel, we have developed biophysically detailed computational models of the neural circuits in the brain during DBS and are using these to develop and test novel algorithms for closed-loop DBS. Before these can be trialled in humans, however, feasibility must first to be demonstrated through implementation on a prototype device and pre-clinical testing in animal models. ERC proof of concept funding will enable us to do this by implementing and testing a novel closed-loop DBS system in an animal model of PD. The experimental validation will confirm the efficacy of a prototype solution suitable for translation to human studies.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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