Alzheimerin hoitoon kehitetään aivojen toimintaa simuloivaa matemaattista mallia – Tavoitteena muistisairaan yksilöllisempi hoito
Kaksi Helsingin yliopiston tutkimusryhmää on saanut 15 miljoonan euron rahoituksen EU:n Horizon 2020 HEALTH -hausta.
Dosentti Satu Palvan ja dosentti Matias Palvan tutkimusryhmissä kehitetään laskennallista mallia muun muassa Alzheimerin taudin diagnosoinnin ja yksilöllisen hoidon suunnittelun tueksi. Molemmat tutkimusryhmät ovat mukana laajassa VirtualBrainCloud-tutkimuskonsortiossa.
Tavoitteena yksilöllisempää hoitoa Alzheimer potilaille
”Tutkimuksen päämääränä on aivojen toimintaa hyvin tarkasti simuloiva matemaattinen malli, jonka avulla voidaan parantaa neurodegeneratiivisten sairauksien, erityisesti Alzheimerin taudin, diagnostiikkaa sekä suunnitella potilaille yksilöllisempää hoitoa”, kertoo Satu Palva Helsingin yliopiston tiedotteessa.
Hanke on jatkoa kansainväliselle The Virtual Brain –tutkimusprojektille, jossa kehitettiin tietokoneohjelma, matemaattinen malli, joka simuloi aivojen rakenteita ja toimintoja.
Nyt tutkijoiden tarkoitus on kehittää tämän ohjelman pohjalta pilvipalvelussa toimiva ohjelmistoalusta, johon yhdistetään yksityiskohtaista tietoa hermosolujen ja yksilön aivojen toiminnasta ja rakenteesta.
Näin syntyy matemaattinen mallinnusohjelmisto, jossa yhdistetään kliiniseen, kognitiiviseen, ja geenitietoaineistoon neurotieteen ja systeemibiologian tuottama yksilöllinen informaatio aivojen rakenteista ja toiminnasta, ja jonka avulla aivojen toimintaa ja sen poikkeavuuksia voidaan simuloida hyvin yksityiskohtaisesti.
© iStock
Uusimmat aivojen mittaus- ja kuvantamismenetelmät apuna
Satu ja Matias Palvan tutkimusryhmien erityisosaamista ovat aivotoiminnan sähköfysiologiset mittaukset ja aivojen toiminnallisten yhteyksien kartoittaminen elektro- (EEG) ja magnetoenkefalografia (MEG) -menetelmillä.
”Hankkeessa meidän tehtävämme on kartoittaa eri aivoalueiden välisiä viestintäverkostoja ja mitata ja määrittää niiden toimintaa. Nämä ovat aivojen systeemitason toimintamekanismeja: ne ovat tärkeitä aivomallinnuksen validoinnissa ja niiden poikkeavuudet voivat myös suoraan toimia biomarkkereina Alzheimerin taudin varhaisdiagnostiikassa”, Matias Palva kuvaa.
Aivojen toiminnallisten verkostojen kartoittamiseksi tutkijat hankkivat dataa MEG-kuvantamisella ja stereotaktisella EEG-mittauksella. Tietoa kootaan sekä terveiltä henkilöiltä että Alzheimerin tautia ja epilepsiaa sairastavilta potilailta.
MEG- ja EEG-menetelmillä kootun elektrofysiologisen datan lisäksi VirtualBrainCloud-malliin yhdistetään funktionaalisella MRI-kuvantamisella (fMRI) saatua hermoverkostoja koskevaa tietoa sekä systeemibiologisin menetelmin koottua solu- ja molekyylitason tietoa.
Tuotosten hyödyntäminen terveydenhuoltoon odottaa hankkeen tuloksia.
”Tavoite tietysti on saada järjestelmä mahdollisimman laajalti julkisen terveydenhuollon käyttöön”, kertoo Satu Palva.
VirtualBrainCloud-hanke on nelivuotinen. Kaikkiaan siihen osallistuu 17 eurooppalaista yliopistoa ja tutkimuslaitosta. Hanketta koordinoi Charité – Universitätsmedizin Berlin.