Учёные Университета Иннополис первыми в мире научились предсказывать приступы эпилепсии на основе теории экстремальных событий

Исследование команды учёных, в состав которой вошли российские и зарубежные специалисты, поможет разработать лекарства или устройства, которые предотвратят приступы эпилепсии за 7 секунд до их начала. В совокупности с использованием существующих методов (медикаменты или электрическая стимуляция) это даёт возможность предотвратить приступ. Научная статья об этом исследовании вышла в журнале Nature Scientific Reports.

Учёные Университета Иннополис первыми в мире научились предсказывать приступы эпилепсии на основе теории экстремальных событий

Сотрудники Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Университета Иннополис работали с учёными из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Мюнстерского университета, Мадридского политехнического университета и Потсдамского института изучения климатических изменений.

Научная статья «Statistical Properties and Predictability of Extreme Epileptic Events» («Статистические характеристики и предсказуемость эпилептических экстремальных событий») посвящена исследованию эпилепсии в головном мозге крыс с помощью подходов теории экстремальных событий. Экстремальные события — термин, используемый в математике для описания неожиданных аномальных отклонений динамической системы от ее нормального поведения. Подобные экстремальные события часто наблюдаются в живой природе и в повседневной жизни: волны-убийцы в океане, падения на фондовой бирже, транспортный коллапс, аварии в электроэнергетических сетях или, как показали учёные, патологические состояния головного мозга.

«Сегодня большой интерес для междисциплинарного научного сообщества представляют исследования в области экстремальных событий, — рассказывает старший научный сотрудник Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Университета Иннополис Вадим Грубов. — Это обусловлено большой важностью и экономической выгодой, потому что предсказание поможет предотвратить многие катастрофы. Это актуально при подготовке к стихийным бедствиям: цунами, экономическим кризисам, нарушениям транспортного сообщения, обрывам в сети электроснабжения и т.д. Мы выяснили, что неожиданное и быстрое формирование приступов эпилепсии, вызванное синхронизацией большого количества нейронов, демонстрирует динамику, свойственную экстремальным событиям».

По словам учёных Университета Иннополис, эпилепсия — одна из самых распространённых и вызывающих интерес патологий. Выделяется 30 разновидностей эпилепсии, среди которых наиболее сложной для диагностики является абсанс-эпилепсия. Абсанс-эпилепсия — неконвульсивная форма заболевания, она характеризуется спонтанными кратковременными отключениями сознания, из-за чего воспоминание о приступе отсутствует. Несмотря на отсутствие конвульсий, данный тип эпилепсии остаётся крайне опасным, потому что больной теряет контроль над своими действиями и окружающей обстановкой. Сегодня существуют препараты, которые останавливают приступы, но не разработаны способы их предотвращения.

«До недавнего времени считалось, что приступы абсанс-эпилепсии появляются случайно и их предсказание в клинической практике невозможно, по крайней мере за продолжительный промежуток времени. Однако результаты данной работы показывают, что поведение приступов эпилепсии может быть описано в рамках теории экстремальных событий», — объясняет Вадим Грубов.

Так как абанс-эпилепсия встречается и у животных, исследователи изучали проблему на крысах особой линии WAG/Rij, которые имеют врожденную предрасположенность к этому заболеванию. Учёные изучили сигналы электрической активности головного мозга крыс с эпилепсией при помощи аппарата непрерывного вейвлетного анализа и ряда методов статистического анализа. На основе полученных данных научные сотрудники выяснили, что частотно-временной и статистический анализ сигналов электрической активности головного мозга крыс WAG/Rij позволяют предсказать появление экстремального события — приступа абсанс-эпилепсии — за 7 секунд до его начала, что в совокупности с использованием существующих методов (медикаменты или электрическая стимуляция) даёт возможность предотвратить приступ.

Таким образом специалисты Университета Иннополис совместно с коллегами из других вузов первыми в мире описали модель появления приступов. «Мы не первые, кто придумал предсказывать приступы. Работы других исследователей в основном направлены на предсказание приступов без глубокого понимания механизмов их появления. Но никто не пытался объяснить, почему их вообще можно предсказать и какова модель их появления, — добавляет старший научный сотрудник Университета Иннополис. — Обычно для предсказания приступов просто анализируется активность головного мозга, рассчитываются какие-то параметры и по их изменению предсказываются приступы, причем не всегда понятно, что это за параметры и что они отражают. Мы пошли с другой стороны — описали модель появления приступов как экстремальных событий и уже отталкиваясь от этой модели мы знали, какие изменения в активности мозга должны предшествовать эпилептическому приступу».

В центре внимания

Блог на habrahabr

20 Ноября 2019
Выпускница Университета Иннополис об учёбе в Гренобльском университете, ИИ, английском у французов и сыре с клопами

Алиса Газизуллина, победительница хакатона Лаборатории Касперского Secur’IT Cup 2018, закончила программу бака...

10 Июня 2019
Серия лекций по робототехнике профессора Грегора Шёнера, директора Института нейроинформатики (INI) Бохум, Германия

Открытые лекции спикера пройдут в рамках Международной объединённой летней школы «Роботы: сознание, очувствление...

6 Марта 2019
[recovery mode] Опрос: Облачные технологии в ГИС и сервисах на основе геоданных

Время прохождения: 7—10 минут Google Форма с опросом Читать дальше →...

20 Февраля 2019
Университет Иннополис проведёт первую в России международную проектную школу по автономным транспортным средствам

Мероприятие рассчитано на бакалавров, магистров, аспирантов и молодых исследователей. Авторы лучших заявок пол...

Новости по теме

Популярные новости

Сайт находится в технической разработке