Lead
Um Patienten/innen mit Epilepsie wirkungsvoller und gezielter behandeln zu können, ist es notwendig, die Auswirkungen therapeutischer Interventionen auf Entstehung und Dynamik epileptischer Anfälle besser zu verstehen. Ein moderner Weg zu einem tieferen Verständnis dieser Auswirkungen ist die Computer-unterstützte Entwicklung von Modellen der elektrischen Aktivität von Teilen des menschlichen epileptischen Gehirns. Mit Hilfe dieser Modelle können dann die Effekte präzise umschriebener ("minimal invasiver") therapeutischer Interventionen simuliert werden. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung solcher Modelle, um einen Beitrag zur weiteren Verbesserung der Therapie von Epilepsiepatienten/innen zu leisten.

Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojektes

Patienten/innen, die an epileptischen Anfällen leiden, welche mit Medikamenten nicht kontrolliert werden können, kann unter Umständen mit einem epilepsiechirurgischen Eingriff geholfen werden. Typische Voraussetzungen dafür sind, dass 1. alle Anfälle in einem einzigen Hirnareal entstehen, 2. dieses Hirnareal genau lokalisiert werden kann und 3. die chirurgische Entfernung dieses Hirnareales nicht zu für den Patienten/in unakzeptablen neurologischen Folgeschäden führt. Um das Hirnareal, in welchem die Anfälle entstehen, genau zu lokalisieren, ist es häufig notwendig, die elektrische Aktivität mit speziellen Sensoren (Elektroden) zu messen, die direkt in das Hirn eingelegt werden. Diese Signale werden als "intrakranielles Elektroencephalogramm (iEEG)" bezeichnet. Das Ziel des vorliegenden Projektes ist es, aus diesen iEEG Signalen mit Hilfe leistungsfähiger mathematischer Methoden ("Bayessche Statistik") Modelle zu entwickeln - sogenannte "Probabilistic Graphical Models" (PGMs) - die dann die Simulation gezielter therapeutischer Interventionen, wie zum Beispiel die chirurgische Entfernung oder elektrische Modulation bestimmter Hirnareale, erlauben. 

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojektes

Dieses Projekt beinhaltet die mathematische Analyse und Modellierung der elektrischen Aktivität von Teilen des menschlichen epileptischen Gehirns und soll zur Verbesserung der therapeutischen Möglichkeiten bei  einer der häufigsten - und deshalb nicht nur für den individuellen Patienten/In, sondern auch für die Gesellschaft als Ganzes relevanten - neurologischen Krankheit beitragen. Die dabei zu entwickelnden und angewandten Analysemethoden sind zudem nicht nur für die Analyse hirnelektrischer Signale hoch relevant, sondern können auf zahlreiche weitere komplexe Systeme angewendet werden, wie sie in unserer heutigen zunehmend vernetzten Welt allgegenwärtig geworden sind.