Interactive generation and simulation of prognostic, personalized digital patient models
Über das Projekt
Neurostimulationsstrategien wie die tiefe Hirnstimulation und die Rückenmarkstimulation haben sich als klinisch wirksame Behandlungsmethoden für verschiedene neurologische Erkrankungen erwiesen, z. B. für die Parkinsonsche Krankheit oder neuropathische Schmerzen. Die Neurostimulation bietet eine vielversprechende und gezieltere Alternative zu pharmakologischen Ansätzen, die möglicherweise keine systemischen Nebenwirkungen hat. Da die Wirkungsmechanismen von Neurostimulationsstrategien noch nicht geklärt sind, bleibt die Ermittlung optimaler oder sogar geeigneter Stimulationsparameter eine Herausforderung. Darüber hinaus kann der wirksamste Stimulationsparameter von Person zu Person variieren, und Stimulationsparameter, die für eine Anwendung konfiguriert wurden, sind möglicherweise für eine andere nicht wirksam. Es bleibt zu klären, ob dieselben Stimulationsparameter für die Behandlung mehrerer Funktionsstörungen (z. B. Wiederherstellung des Bewegungsapparats oder Wiederherstellung der Blasenfunktion) verwendet werden können oder ob unterschiedliche Stimulationsparameter erforderlich sind. Darüber hinaus gibt es nach wie vor eine Lücke bei der Übertragung von präklinischen Studien auf klinische Anwendungen. Wir sind der Ansicht, dass das Ziel, erfolgreiche Parameter für die Neurostimulation zu bestimmen, stark von neuartigen Modellierungsinstrumenten abhängt, mit denen die zugrunde liegenden Wirkmechanismen bestimmt und optimale Stimulationsstrategien für jeden einzelnen Patienten ermittelt werden können.
Ziele
Die Forschungsgruppe ProModell hat sich zum Ziel gesetzt, einen Durchbruch für die In-silico-Entwicklung neuartiger Neurostimulationsstrategien und die präzise Planung von Neurotherapien herbeizuführen. Wir entwickeln computergestützte Werkzeuge für die schnelle Generierung von anatomisch, physikalisch und neurofunktionell genauen digitalen Zwillingen. Digitale Neuro-Zwillinge werden es Forschern und Klinikern ermöglichen, wirksame, sichere und robuste Neurostimulationsstrategien zu entwickeln und einzusetzen.
Leitung der Nachwuchsforschergruppe
Dr. Andreas Rowald
Leiter der Nachwuchsforschergruppe ProModell
Lehrstuhl für Digital Health | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
- Rowald A et al. – A computational roadmap to electronic drugs. Front Neurorobot 2022; 16:983072. DOI: 10.3389/fnbot.2022.983072.
- Rowald A et al. – Activity-dependent spinal cord neuromodulation rapidly restores trunk and leg motor functions after complete paralysis. Nat Med 2022; 28:260–271. DOI: 10.1038/s41591-021-01663-5.
- Amunts K et al. – The coming decade of digital brain research – A vision for neuroscience at the intersection of technology and computing. Zenodo 2022. DOI: 10.5281/zenodo.6630232.
Videos
- NDR – Querschnittslähmung: Neue Therapie mit Elektrostimulation
- i24 News English – New implant gives paralyzed man ability to walk
- WGN News – Spinal Implant Helps Paralyzed Man Walk Again
- MIRACUM Symposium 2021 – Erzeugung und Simulation prognostischer Patientenmodellen
Podcasts
- Neurology Podcast – Neuromodulation Restores Function in Spinal Cord Injury
Newsmeldungen / Artikel
- FAU – FAU researchers develop personalised electrotherapies
- verywellhealth – Paralyzed Patients Are Walking Again After Spinal Cord Stimulation
- Yahoo! – Paralysed men walk again thanks to spine implant
- scinexx – Rückenmarks-Schrittmacher für Gelähmte
- TECHZLE – Electrode implant allows paralyzed people to walk
- Bild der Wissenschaft – Elektrodenimplantat lässt Gelähmte gehen
- Sciena – New implant offers promise for the paralyzed
- Genethique – Neurologies trois hommes paralyses retrouvent la faculte de marcher
- BVMed – Elektrostimulation lässt Gelähmte nach einem Tag wieder gehen
- QMSystems – Breakthrough neurotechnolog for treating paralysis
- MedicalYXpress – New technology restores movement after spinal cord paralysis
- Medical Brief – Stimulation helps 3 paralysed patients stand and walk within hours of surgery
Vorträge
- Keynote auf dem Human Brain Project Summit 2023
- Keynote beim PhD-Symposium Uni Wien – Facebook | LinkedIn | Instagram
- MSCB Keynote Lecture – Digital Twins for Personalized Neurostimulation