近日，人腦計劃 (HBP) 的研究人員介紹了先進大腦建模方法的新臨床應(yīng)用。

作為 HBP 的一部分，法國艾克斯-馬賽大學(xué)（Aix-Marseille Université，AMU）的研究人員開發(fā)了整合患者測量數(shù)據(jù)的計算大腦建模技術(shù)。這些模型可用作虛擬測試臨床假設(shè)和策略的預(yù)測工具。

為了創(chuàng)建個性化的大腦模型，研究人員使用了一種稱為虛擬大腦 (The Virtual Brain，TVB) 的模擬技術(shù)，該技術(shù)是 HBP 科學(xué)家 Viktor Jirsa（論文一作） 參與合作開發(fā)的。對于每位患者，計算模型是根據(jù)單獨測量的解剖結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)連接性和大腦動力學(xué)的數(shù)據(jù)創(chuàng)建的。

該研究以「Personalised virtual brain models in epilepsy」為題，于 2023 年 3 月 24 日發(fā)布在《柳葉刀神經(jīng)病學(xué)》（The Lancet Neurology）上。

https://www.thelancet.com/journals/laneur/article/PIIS1474-4422(23)00008-X/fulltext#%20

該方法首次應(yīng)用于癲癇，目前正在進行一項重要的臨床試驗。TVB 技術(shù)使臨床醫(yī)生能夠模擬癲癇發(fā)作期間異常活動在患者大腦中的傳播，幫助他們更好地識別目標(biāo)區(qū)域。

患有耐藥性局灶性癲癇患者可選擇手術(shù)治療作為治療選擇。在進行手術(shù)之前，患者必須進行術(shù)前評估，以確定手術(shù)治療是否以及如何在不引起神經(jīng)功能障礙的情況下停止癲癇發(fā)作。

TVB 是一種新的數(shù)字建模技術(shù)，它使用來自 MRI 的數(shù)據(jù)繪制癲癇患者的大腦網(wǎng)絡(luò)圖。這項技術(shù)產(chǎn)生了癲癇發(fā)作和腦成像信號的計算機模擬，例如那些將用顱內(nèi)腦電圖記錄的信號。當(dāng)與機器學(xué)習(xí)相結(jié)合時，虛擬大腦可用于估計致癇區(qū)的范圍和組織（即與癲癇發(fā)作相關(guān)的大腦區(qū)域和癲癇發(fā)作期間的時空動力學(xué)）。

今年一月份，該團隊在《Science Translational Medicine》的封面上介紹了癲癇工作的詳細方法。

https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abp8982

在新論文中，研究人員進一步闡述了這一概念，及其在神經(jīng)科學(xué)中的潛在應(yīng)用。描述了患者大腦的個性化計算機模型如何在癲癇之外具有廣泛的適用性。作者認為，個性化虛擬大腦模型在神經(jīng)科學(xué)、醫(yī)學(xué)和神經(jīng)技術(shù)領(lǐng)域的真正潛力仍有待進一步探索。

未來，虛擬大腦可以用于臨床決策制定，提高癲癇發(fā)作定位的精確度，以及用于手術(shù)計劃，但目前這些模型有一些局限性，例如空間分辨率低。隨著越來越多的證據(jù)支持個性化虛擬大腦模型的預(yù)測能力，并且隨著方法在臨床試驗中得到測試，虛擬大腦可能會在不久的將來為臨床實踐提供信息。

作者設(shè)想，大腦建模的未來進步將為腦醫(yī)學(xué)中的「數(shù)字孿生」方法開辟一條道路。「數(shù)字孿生」是一種個性化的計算大腦模型，可以使用從現(xiàn)實生活中的對應(yīng)物（即患者）獲得的測量的現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)不斷更新。雖然其目標(biāo)不是完全復(fù)制，但預(yù)計這些模型的復(fù)雜性將進一步增強其預(yù)測能力，從而實現(xiàn)新的臨床和研究應(yīng)用。

作者期望沿著兩條主線進行改進：數(shù)據(jù)的高分辨率和患者特異性。通過使用數(shù)字研究基礎(chǔ)設(shè)施 EBRAINS 上提供的建模軟件、計算能力、腦圖譜和數(shù)據(jù)集，在 HBP 內(nèi)整合這些因素成為可能。

https://medicalxpress.com/news/2023-03-advances-brain-path-digital-twin.html

文章來源：ScienceAI

IEEE Spectrum

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