Усъвършенстван метод на проф. Владимир Максименко прогнозира епилептичните припадъци

Невролози от Лабораторията по невронауки и когнитивни технологии от Университета Инополис, Татарстан, усъвършенстват метода за прогнозиране на епилептични припадъци. Новият алгоритъм намалява четири пъти броя на грешните прогнози. Освен невролозите от Университета Инополис, чийто ръководител е проф. Владимир Максименко, автор на метода, част от екипа са още учени от Университета „Вилхелм“ във Вестфалия, Германия, и Университета Ниймеген, Нидерландия.

Историята на изследването

Настоящото изследване е продължение в опит да бъде усъвършенстван вече открит от невролозите начин за прогнозиране и противодействие на епилептичните припадъци.

Да се прогнозира кога ще настъпи епилептичен припадък, е един от основните и все още нерешени проблеми в епилептологията, казва проф. Владимир Максименко и уточнява, че дълго време усилията на учените са насочени към възможността да бъдат предвидени фокалните гърчове, които се появяват в специфична област на мозъка, а не към генерализираните пристъпи, които са в различни области, което ги определя като непредвидими и спонтанни.

Първото проучване на екипа обаче показва, че генерализираните припадъци могат да бъдат предвидени секунди преди да започнат. Атаката започва с едновременна нервна активност в кората на главния мозък и на таламичните ядра и продължава няколко секунди.

Патологичната активност може да бъде унищожена в този време отрязък с помощта на електрически импулс като така епилептичният припадък бива предотвратен.

Проблемът е, че този метод води не само до много голям брой фалшиви положителни резултати, но и, оказва се, не е безопасен за пациента, защото мозъкът е подложен на електрическа стимулация всеки път, когато трябва да се предвиди гърча.

Усъвършенстваният метод

В новото изследване учените комбинират предишния подход с класификатора на случайната гора, който представлява общ алгоритъм за машинно обучение.

„Методът ни е уникален, заради начина, по който формирахме обучителната извадка за невронната мрежа. На входа на класификатора ние подадохме характеристиките на невронната активност, които съответстват на правилните и на неверните прогнози в предишния ни алгоритъм. Така новият класификатор се научни да коригира грешките на стария и стана много по-ефективен. Невронната мрежа беше обучена на базата данни, получени по време на тестовете с плъхове от специално отгледана WAG/Rij линия“, разказва създателят на метода проф. Максименко.

По време на изследването невролозите установяват, че изборът на таламо-кортикалните сигнали също оказва влияние върху намаляването на фалшивите прогнози за епилептичните припадъци. Както пояснява проф. Владимир Максименко, активността на таламуса и на мозъчната кора се увеличава с наближаването на епилептичен пристъп. Анализът на сигналите, които идват от тях, позволява на учените да разберат как взаимодействието между тях се променя с течение на времето и да установят, че то се увеличава точно преди началото на гърча.

>>>Учени създадоха система за освобождаване на лекарства за предотвратяване на епилептични припадъци

„Важна стъпка в изследването ни беше да идентифицираме желаните области в кората и таламуса, а за да го направим, имплантирахме електроди в тези области на плъховете. Оптималната комбинация беше от три електрода, два от които в мозъчната кора, поставени на различна дълбочина и един в таламичното ядро“, съобщава проф. Максименко.

Усъвършенстваният метод намалява броя на грешните прогнози четири пъти.

Екипът е убеден, че резултатите от изследването им са стъпка по пътя към създаване на антиепилептични системи за хората. За да започнат експерименталните изследвания с хора, учените очакват разрешение от комисията по етика.

Резултатите от изследването са публикувани в списанието eNeuro.

Проф. Владимир Максименко

32-годишният Владимир Максименко е един от най-младите професори в Университета Инополис. Най-честото определение за него е борец срещу епилепсията.

Така е, защото разработва система, която прогнозира, но и предотвратява появата на епилептични припадъци. В реално време, при това в продължение на 24 часа и седем дни, дейността на мозъка бива анализирана с помощта на електроди. В мига, когато настъпи атака, към мозъка се изпраща електрически импулс, който я блокира.

Проф. Максименко признава, че ще бъдат нужни десетилетия да се създаде компютър, който да работи като човешкия мозък, който остава наистина незаменим, а и все още не напълно изследван. Най-голямото предимство на човешкия мозък е, казва младият учен, че е гъвкав и способен да решава сложни проблеми, за които не е програмиран първоначално, за разлика от изкуствения интелект.

Университетът Инополис носи името на града Инополис, който се намира в Татарстан. В него живеят 3500, намира се на 40 км. от Казан и на 800 км. от Москва. Създаден е през 2012 г. като град на науката.

Наричат го столицата на руската Силициева долина, защото основното са IT технологиите и иновациите. Сградата на университета прилича много на космически кораб, а освен него в града има още кампус, технопарк, спортен комплекс, медицински център и няколко магазина и кафенета. Студенти, преподаватели и учени са убедени, че са в състояние да променят света на компютърните науки. Приемът на студентите е изключително прецизен, а обучението се осъществява на английски език.