Вычислительные модели при эпилепсии
Вычислительные модели эпилепсии в основном сосредоточены на описании электрофизиологических проявлений, связанных с эпилепсией, называемых судорогами . С этой целью вычислительная нейробиология использует дифференциальные уравнения для воспроизведения временной эволюции сигналов, записанных экспериментально. Книга «Вычислительная нейробиология в эпилепсии» , вышедшая в 2008 году . [1] суммирует различные работы, выполненные к этому времени. Цели использования его моделей разнообразны: от прогнозирования до понимания основных механизмов. [2]
Явление кризиса (захвата) существует и имеет определенные динамические свойства в разных масштабах. [3] и разные организмы. [4] Можно выделить разные подходы: феноменологические модели фокусируются на наблюдаемой динамике, обычно сводятся к небольшому числу измерений, что облегчает исследование с точки зрения теории динамических систем. [5] и более механистические модели, объясняющие биофизические взаимодействия, лежащие в основе судорог. Эти подходы также можно использовать для моделирования и анализа взаимодействий между различными областями мозга. [6] (В этом случае понятие сети играет важную роль. [7] ) и переход в иктальное состояние. [8] Преимущество этих крупномасштабных подходов заключается в том, что они могут быть связаны с записями, сделанными у людей благодаря электроэнцефалографии (ЭЭГ) . Он предлагает новые направления клинических исследований, в частности в качестве дополнительного инструмента в лечении рефрактерной эпилепсии. [9] [10]
Другие подходы заключаются в использовании моделей, чтобы попытаться понять механизмы, лежащие в основе этих припадков, используя биофизические описания на уровне нейронов. [11] [12] [13] [14] Это позволяет понять роль гомеостаза и понять связь между физическими величинами (такими, например, как концентрация калия) и наблюдаемой патологической динамикой. [ нужна ссылка ]
Эта область исследований быстро развивалась в последние годы и продолжает показывать многообещающие возможности для понимания и лечения эпилепсии как для прямого клинического применения в случае рефрактерной эпилепсии, так и для фундаментальных исследований для руководства экспериментальными работами. [ нужна ссылка ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Вычислительная нейробиология при эпилепсии . Иван Солтес, Кевин Стейли (1-е изд.). Амстердам: Академ. 2008. ISBN 978-0-12-373649-9 . OCLC 281558250 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Литтон, Уильям В. (август 2008 г.). «Компьютерное моделирование эпилепсии» . Обзоры природы Неврология . 9 (8): 626–637. дои : 10.1038/nrn2416 . ISSN 1471-0048 . ПМЦ 2739976 . ПМИД 18594562 .
- ^ Депаннемакер, Дэмиен; Дестеше, Ален; Йирса, Виктор; Бернар, Кристоф (22 февраля 2021 г.). «Моделирование приступов: от одиночных нейронов к сетям» . doi : 10.20944/preprints202102.0478.v1 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Йирса, Виктор К.; Стейси, Уильям С.; Киличини, Паскаль П.; Иванов Антон И.; Бернар, Кристоф (10 июня 2014 г.). «О природе динамики припадков» . Мозг . 137 (8): 2210–2230. дои : 10.1093/brain/awu133 . ISSN 1460-2156 . ПМК 4107736 . ПМИД 24919973 .
- ^ Саджо, Мария Луиза; Шпиглер, Андреас; Бернар, Кристоф; Йирса, Виктор К. (25 июля 2017 г.). «Быстрые – медленные всплески в развитии сингулярности высокой коразмерности и сверхмедленных переходах классов» . Журнал математической нейронауки . 7 (1): 7. дои : 10.1186/s13408-017-0050-8 . ISSN 2190-8567 . ПМЦ 5526832 . ПМИД 28744735 .
- ^ Брейкспир, М.; Робертс, Дж.А.; Терри-младший; Родригес, С.; Махант, Н.; Робинсон, Пенсильвания (9 ноября 2005 г.). «Объединяющее объяснение первичных генерализованных припадков посредством нелинейного моделирования мозга и анализа бифуркаций» . Кора головного мозга . 16 (9): 1296–1313. дои : 10.1093/cercor/bhj072 . ISSN 1460-2199 . ПМИД 16280462 .
- ^ Терри, Джон Р.; Бенджамин, Оскар; Ричардсон, Марк П. (2012). «Генерация захвата: роль узлов и сетей» . Эпилепсия . 53 (9): e166–e169. дои : 10.1111/j.1528-1167.2012.03560.x . ISSN 1528-1167 . ПМИД 22709380 . S2CID 25085531 .
- ^ Вендлинг, Фабрис; Эрнандес, Альфредо; Белланжер, Жан-Жак; Шовель, Патрик; Бартоломеи, Фабрис (октябрь 2005 г.). «Интериктальный переход к иктальному при височной эпилепсии человека: данные вычислительной модели внутримозговой ЭЭГ» . Журнал клинической нейрофизиологии . 22 (5): 343–356. ISSN 0736-0258 . ПМЦ 2443706 . ПМИД 16357638 .
- ^ Йирса, ВК; Пруа, Т.; Пердикис, Д.; Вудман, ММ; Ван, Х.; Гонсалес-Мартинес, Дж.; Бернар, К.; Бенар, К.; Гай, М.; Шовель, П.; Бартоломей, Ф. (15 января 2017 г.). «Виртуальный пациент-эпилептик: индивидуализированные модели распространения эпилепсии, охватывающие весь мозг» . НейроИмидж . 145 (Часть Б): 377–388. doi : 10.1016/j.neuroimage.2016.04.049 . ISSN 1053-8119 . ПМИД 27477535 . S2CID 36510741 .
- ^ Хамбхати, Анкит Н.; Дэвис, Кэтрин А.; Лукас, Тимоти Х.; Литт, Брайан; Бассетт, Даниэль С. (сентябрь 2016 г.). «Виртуальная кортикальная резекция показывает двухтактный сетевой контроль, предшествующий развитию приступов» . Нейрон . 91 (5): 1170–1182. дои : 10.1016/j.neuron.2016.07.039 . ПМК 5017915 . ПМИД 27568515 .
- ^ Депаннемакер, Дэмиен; Иванов Антон; Лилло, Давиде; Спек, Лен; Бернар, Кристоф; Йирса, Виктор (23 октября 2020 г.). «Единая физиологическая основа переходов между припадками, устойчивой иктальной активностью и блоком деполяризации на уровне одного нейрона». bioRxiv 10.1101/2020.10.23.352021 .
- ^ Крессман, Джон Р.; Улла, Ганим; Зибуркус, Иокубас; Шифф, Стивен Дж.; Баррето, Эрнест (апрель 2009 г.). «Влияние динамики натрия и калия на возбудимость, судороги и устойчивость персистирующих состояний: I. Динамика одиночных нейронов» . Журнал вычислительной нейронауки . 26 (2): 159–170. дои : 10.1007/s10827-008-0132-4 . ISSN 0929-5313 . ПМК 2704057 . ПМИД 19169801 .
- ^ Дестеше, А.; Бал, Т.; Маккормик, округ Колумбия; Сейновский, Ти Джей (1 сентября 1996 г.). «Ионные механизмы, лежащие в основе синхронизированных колебаний и распространяющихся волн в модели срезов таламуса хорька» . Журнал нейрофизиологии . 76 (3): 2049–2070. дои : 10.1152/янв.1996.76.3.2049 . ISSN 0022-3077 . ПМИД 8890314 .
- ^ Алмейда, Антониу-Карлос Г. Де; Родригес, Антониу М.; Скорца, Фульвио А.; Джентльмен, Эспер А.; Тейшейра, Хьюерсон З.; Дуарте, Марио А.; Сильвейра, Жилселио А.; Арруда, Эмерсон З. (2008). «Механистические гипотезы индукции несинаптической эпилептиформной активности и ее перехода из межприступного в иктальное состояние — компьютерное моделирование» . Эпилепсия . 49 (11): 1908–1924. дои : 10.1111/j.1528-1167.2008.01686.x . ISSN 1528-1167 . ПМИД 18513350 . S2CID 12024463 .