近日，人腦計(jì)劃 (HBP) 的研究人員介紹了先進(jìn)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(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算大腦建模技術(shù)。這些模型可用作虛擬測(cè)試臨床假設(shè)和策略的預(yù)測(cè)工具。
為了創(chuàng)建個(gè)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(duì)于每位患者，計(jì)算模型是根據(jù)單獨(dú)測(cè)量的解剖結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)連接性和大腦動(dòng)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(jìn)行一項(xiàng)重要的臨床試驗(yàn)。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(dòng)在患者大腦中的傳播，幫助他們更好地識(shí)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(jìn)行手術(shù)之前，患者必須進(jìn)行術(shù)前評(píng)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(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生了癲癇發(fā)作和腦成像信號(hào)的計(jì)算機(jī)模擬，例如那些將用顱內(nèi)腦電圖記錄的信號(hào)。當(dāng)與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合時(shí)，虛擬大腦可用于估計(jì)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(shí)空動(dòng)力學(xué)）。
今年一月份，該團(tuán)隊(duì)在《Science Translational Medicine》的封面上介紹了癲癇工作的詳細(xì)方法。
https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abp8982
在新論文中，研究人員進(jìn)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(gè)性化計(jì)算機(jī)模型如何在癲癇之外具有廣泛的適用性。作者認(rèn)為，個(gè)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(jìn)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(jì)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(gè)性化虛擬大腦模型的預(yù)測(cè)能力，并且隨著方法在臨床試驗(yàn)中得到測(cè)試，虛擬大腦可能會(huì)在不久的將來為臨床實(shí)踐提供信息。
作者設(shè)想，大腦建模的未來進(jìn)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(gè)性化的計(jì)算大腦模型，可以使用從現(xiàn)實(shí)生活中的對(duì)應(yīng)物（即患者）獲得的測(cè)量的現(xiàn)實(shí)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(jì)這些模型的復(fù)雜性將進(jìn)一步增強(qiáng)其預(yù)測(cè)能力，從而實(shí)現(xiàn)新的臨床和研究應(yīng)用。
作者期望沿著兩條主線進(jìn)行改進(jìn)：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(jì)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
《科技縱覽》
官方微信公眾平臺(tái)
