Fotoreportáž z projektu:
Projekt “Dynamika mozku” (BRADY – Brain Dynamics) vedený Ústavem informatiky AV ČR je zaměřen na studium dynamiky mozku za použití pokročilých matematických metod s cílem porozumět dynamice mozkové aktivity, ve zdraví i v nemoci. Soustředí se na takové nemoci jako je epilepsie, deprese nebo schizofrenie.
Projekt má silně interdisciplinární charakter – propojuje neurovědy, matematiku a AI. Tři výzkumné směry zahrnují: vývoj adaptivních modelů mozkové dynamiky, monitorování predikci dynamiky mozkových stavů, a modelování účinku léčebných intervencí pro personalizovanou terapii.
Dalším z cílů projektu Dynamika mozku je překročit standardní modely mozkových sítí a vyvinout matematické popisy kortikální a celomozkové aktivity, které propojují různé stavy mozku, působení neurotransmiterů a dynamiku onemocnění. Síla tohoto přístupu spočívá v hledání optimální kombinace přesnosti a výpočetní náročnosti počítačového modelu pro dané využití.
Zejména detailnější simulace biofyzikálně realistických modelů vyžadují poměrně výkonné výpočetní systémy, které zvládnou řešit rozsáhlé soubory diferenciálních rovnic, které popisují chemické a elektrické procesy na membránách jednotlivých neuronů, které jsou propojeny do větších sítí. Tyto sítě pak mohou reprezentovat jednotlivé mozkové oblasti, které jsou spolu dále propojovány, pro zkoumání jejich dynamických interakcí.
Na fotografii je zachycen moderní přístroj pro hlubokou transkraniální magnetickou stimulaci (deep TMS), konkrétně systém s tzv. H-cívkou. Tato speciálně navržená cívka umožňuje cílenou stimulaci hlubších mozkových struktur, což rozšiřuje terapeutické možnosti oproti klasické TMS, která stimuluje převážně povrchové oblasti mozkové kůry.
Projekt, jehož je tato technologie součástí, představuje významný krok směrem k individualizované a neinvazivní léčbě neuropsychiatrických onemocnění, jako jsou deprese, obsedantně-kompulzivní porucha nebo schizofrenie. Zvolená metoda je nejen bezpečná a dobře tolerovaná, ale především efektivní i u pacientů, u nichž selhává tradiční farmakoterapie.
Zajímavostí je, že H-cívka byla vyvinuta na základě pokročilých výpočtových modelů a umožňuje hlubší a zároveň difuznější stimulaci – tedy zasahuje větší objem mozkové tkáně, což může být výhodné právě u komplexních poruch s více postiženými oblastmi. Projekt tak spojuje špičkovou neurovědu s klinickou praxí a představuje ukázku využití moderních technologií v medicíně 21. století.
Na snímcích lze vidět nasazování helmy s cívkou na hlavu pacienta a vlastní aplikaci terapie – pacient sedí pohodlně v křesle, zatímco vyškolený odborník přístroj ovládá a dohlíží na průběh sezení.
Na fotografii je zachyceno snímání přesné polohy EEG elektrod pomocí 3D lokalizačního systému. Senzory umístěné na hlavě jsou zaměřeny s milimetrovou přesností a jejich pozice následně přeneseny do trojrozměrného modelu hlavy. Tento postup umožňuje výrazně zpřesnit analýzu mozkové aktivity v souvislosti s konkrétní anatomií mozku.
Použití prostorového lokalizačního systému představuje inovativní krok směrem k individualizované neurovědecké analýze. Tento přístup umožňuje zachytit skutečnou polohu každé elektrody u konkrétního jedince.
Projekt tak propojuje moderní technologie — jako je 3D skenování, lokalizační senzory a modelování hlavy — s klasickými metodami elektroencefalografie. Výsledkem je detailní prostorová mapa mozkové činnosti, která je vstupem do počítačových modelů, které mají za cíl přispět k přesnější diagnostice a účinnější léčbě neurologických i psychiatrických onemocnění.
Více o projektu Dynamika mozku
