Marcando un hito importante en el camino hacia el cumplimiento de los objetivos de la iniciativa NIH BRAIN, investigación realizada por el Jefe del Departamento de Ingeniería Biomédica de Carnegie Mellon, Bin Avanza, avanza la electroencefalografía de alta densidad EEG como el paradigma futuro para la neuroimagen funcional dinámica.
La Iniciativa NIH Brain Research a través del avance de las neurotecnologías innovadoras BRAIN motiva a los investigadores a "producir una nueva y dinámica imagen dinámica del cerebro que, por primera vez, muestra cómo las células individuales y los complejos circuitos neuronales interactúan tanto en el tiempo como en el espacio".Una técnica ideal para la imagenología funcional del cerebro humano, una de las principales prioridades de la iniciativa, representaría la actividad cerebral con alta resolución temporal, alta resolución espacial y amplia cobertura espacial.
Carnegie Mellon's ha dado un gran paso adelante en el campo de la neuroimagen funcional. Un estudio financiado por los NIH que duró varios años y que examinó a docenas de pacientes con epilepsia ha producido una nueva tecnología de imágenes de origen que utiliza grabaciones de EEG de alta densidad para mapear subyacentesredes cerebrales. Publicado en Comunicaciones de la naturaleza , esta investigación es un gran paso hacia el establecimiento de la capacidad de obtener imágenes dinámicas de la función y disfunción del cerebro humano. Esto podría proporcionar información importante sobre dónde y cómo se produce el procesamiento de información subyacente.
El EEG ha sido uno de los métodos funcionales más efectivos disponibles para el mapeo del cerebro humano. Toma lecturas en cuestión de milisegundos, sin embargo, la tecnología aún tiene dificultades para determinar el alcance espacial de la actividad dentro del cerebro. El enfoque propuesto por He ysu equipo puede estimar con precisión por primera vez el tamaño y el alcance de las áreas activas dentro del cerebro utilizando EEG de alta densidad, así como las interacciones entre regiones que están relacionadas funcionalmente. Sus hallazgos fueron validados mediante registros clínicos realizados en la Clínica Mayo, analizandoun total de 1,027 picos de EEG y 86 convulsiones registradas de 36 pacientes.
El método del equipo, denominado la técnica rápida de espaciamiento de bordes reespesado iterativamente espacio-temporal FAST-IRES, utiliza el aprendizaje automático para estimar objetivamente las fuentes de señal y la actividad a medida que varían con el tiempo. A diferencia de las técnicas de imagen anteriores, no necesita un algoritmo ad hoco intervención humana para determinar el alcance de la fuente y requiere solo un aporte mínimo e intuitivo de los médicos.
IRES RÁPIDO podría tener un gran impacto en la investigación y el tratamiento de diversos trastornos neurológicos y mentales como el Alzheimer, el Parkinson, los accidentes cerebrovasculares, el dolor crónico e incluso la depresión. Sin embargo, este método tiene un impacto único e inmediato para quienes padecen drogasepilepsia resistente.
Alrededor del uno por ciento de la población mundial sufre de epilepsia, y aproximadamente un tercio de los casos son resistentes a los medicamentos, lo que requiere intervención quirúrgica. Sin embargo, hasta ahora, ninguna modalidad de imagen no invasiva actual tiene la especificidad espacial para determinar con precisión la zona epileptógenaEZ, que representa la cantidad mínima de tejido que debe eliminarse para detener las convulsiones.
"Al analizar las redes de epilepsia con nuestro marco propuesto de FAST-IRES, hemos demostrado que la EZ se puede determinar de manera objetiva y no invasiva con alta precisión a partir de grabaciones de EEG de alta densidad en el cuero cabelludo", escribieron Él y sus coautores.
Los hallazgos fueron validados frente a las lecturas de los registros intracraneales invasivos convencionales y los resultados quirúrgicos de cada paciente, lo que demuestra la eficacia de FAST-IRES.
El estudio también marca una de las primeras veces que el EEG de alta densidad se ha utilizado para estudiar las crisis epilépticas. La tecnología de imagen más potente, que empaca más del doble de los electrodos generalmente utilizados en un entorno clínico, ahora está disponible para pacientes tratados en elMayo Clinic. Él cree que dentro de los próximos cinco años, la metodología FAST-IRES comenzará a afectar la forma en que entendemos una serie de trastornos neurológicos.
"Este trabajo demuestra que las imágenes de origen de EEG pueden convertirse en el paradigma no invasivo de alta resolución espacial y de alta temporalidad para la tecnología de imágenes del cerebro humano, un objetivo importante de la Iniciativa BRAIN", dijo He, quien se desempeñó como miembro de laGrupo de trabajo de múltiples consejos NIH BRAIN de 2015-2019.
Su investigación puede cambiar la vida de las personas que sufren de epilepsia y podría beneficiar a los investigadores y médicos en el campo de la neurología, la neurocirugía y la neurociencia humana. Este trabajo lleva al NIH y a la comunidad científica un paso más cerca de lograr una nueva dinámica revolucionariaimagen del cerebro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería, Universidad Carnegie Mellon . Original escrito por Dan Carroll. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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