Две новые модели могут решить проблему, которая долгое время беспокоила миллионы людей, страдающих эпилепсией, и лечащих их врачей: как определить, где именно возникают припадки, чтобы лечить именно эту часть мозга.

Помогая хирургам решить, стоит ли оперировать и где, инструменты, разработанные исследователями Университета Джона Хопкинса и недавно подробно описанные в журнале Brain , могут помочь пациентам избежать рискованных и часто неэффективных операций, а также длительного пребывания в больнице.

«Это недостаточно обслуживаемые пациенты», — сказала Шридеви В. Сарма, заместитель директора Института вычислительной медицины Джона Хопкинса и глава лаборатории нейромедицинских систем управления. «Мы хотим, чтобы операции проходили хорошо, но мы также хотим предотвратить операции, которые могут никогда не пройти хорошо».

Используя уравнения, основанные на машинном обучении и исчислении, чтобы выявить закономерности мозговой активности , модели определяют, где в мозге начинаются приступы . И делают это за считанные минуты.

Обычно пациенты проводят в больнице от пяти до 14 дней с электродами, прикрепленными к их голове, в то время как врачи надеются, что у них случится припадок, чтобы хирурги могли составить карту мозга, определить проблемное место и спланировать, как его удалить.

«Это новая парадигма », — сказал Джун-Йи Кан, невролог из больницы Джона Хопкинса, соавтор исследования. «Мы получаем больше информации о конкретных сетях мозга. Мы не ждем, пока произойдут припадки».

Более 65 миллионов человек в мире страдают эпилепсией, что повышает вероятность их смерти в три раза. В то время как большинство пациентов реагируют на лекарства, около 30% имеют резистентную к лекарствам эпилепсию. Им доступны два варианта лечения : устройство, имплантированное в мозг, чтобы остановить припадки с помощью стимуляции, или операция по удалению или отключению областей мозга, в которых возникают припадки.

Что еще хуже, хирургия эффективна только в половине случаев, потому что очень сложно определить, где начинаются приступы, сказал Сарма.

«Если вы найдете эту зону и эффективно ее вылечите, это изменит правила игры — это лечение, которое изменит жизнь этих пациентов», — сказала она.

Чтобы создать тепловые карты, предсказывающие, где начинаются приступы, команда Сармы изучала мозг пациентов, когда у них не было приступов, и когда их мозг стимулировали быстрыми электрическими импульсами.

В их моделях мозг представляет собой сеть узлов, влияющих друг на друга. Исследователи предполагают, что когда у пациента нет припадков, это происходит потому, что узлы в той части мозга, где начинаются припадки, ограничены узлами в здоровой части мозга. Во время припадка узлы меняются ролями.

По словам соавтора Кристин Гуннарсдоттир, научного сотрудника Университета Джона Хопкинса, определяя силу и направление узлов, исследователи точно определили, где начались приступы.

У 65 исследованных пациентов модель предсказала начало приступов и окончательный успех операции с точностью 79%. «Если мы сравним это с традиционным показателем успешности операций в 50%, это действительно может помочь клиницистам», — сказал Гуннарсдоттир.

В сопутствующем исследовании 28 пациентов, впервые опубликованном в Интернете в июне, исследователи выяснили, какие узлы влияли на другие, воздействуя на мозг импульсом стимуляции.

«Мы надеемся, что это может быть что-то, что мы могли бы использовать у пациентов, у которых не было тонны судорог, или у 10% пациентов, у которых вообще не было судорог во время (традиционного) мониторинга», — сказал соавтор. автор Рэйчел Джун Смит.