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Implementation and preclinical testing of a closed-loop control system for deep brain stimulation

Descripción del proyecto

Un nuevo algoritmo de control para la estimulación cerebral profunda

La estimulación cerebral profunda (ECP) es un procedimiento para implantar un dispositivo que envía señales eléctricas a las áreas del cerebro responsables del movimiento del cuerpo. En los últimos años, la ECP se ha posicionado como un tratamiento para los síntomas de la enfermedad de Parkinson. Con todo, aún no se comprende bien los mecanismos de la ECP y el tratamiento de los pacientes no es eficaz debido a la programación subóptima de los parámetros de los estímulos. Los sistemas de ECP actuales funcionan en una configuración de «bucle abierto» con parámetros establecidos empíricamente para el tiempo restante de estimulación. La ECP de bucle cerrado representa un nuevo enfoque que podría revertir las limitaciones actuales mediante el ajuste automático de los parámetros de estimulación según sea necesario. El proyecto financiado con fondos europeos DBScontrol ha desarrollado modelos computacionales de los circuitos neuronales del cerebro durante la ECP para probar nuevos algoritmos de tratamiento de bucle cerrado. El objetivo de la actual fase de viabilidad es demostrar una implementación en un dispositivo prototipo y llevar a cabo pruebas preclínicas en modelos animales.

Objetivo

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.

Institución de acogida

UNIVERSITY COLLEGE DUBLIN, NATIONAL UNIVERSITY OF IRELAND, DUBLIN
Aportación neta de la UEn
€ 150 000,00
Dirección
BELFIELD
4 Dublin
Irlanda

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Región
Ireland Eastern and Midland Dublin
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos

Beneficiarios (1)