Projekt azonosítószáma: 2019-2.1.7-ERA-NET-2022-00047

Pályázati felhívás:

ERA-NET COFUND és EJP COFUND programok közös nemzetközi pályázati felhívásaiban sikeresen szereplő magyar szervezetek támogatására

Projekt időtartama: 2023.04.01-2026.03.31.

A támogatást elnyerő szervezet: HUN-REN Természettudományi Kutatóközpont

A projekt támogatása: 108 270 029 Ft

Támogatási intenzitás: 100 %

A PROJEKT TARTALMA

Célunk, hogy megállapítsuk a prediktív feldolgozás szerepét az idegrendszeri fejlődési rendellenességekben, különösen az egyik leginkább vizsgált betegségben, az amblyopiában. Egy új vizuomotoros visszacsatolási feladatot használunk a nagy vizuális pontosságú preklinikai fajok – macskák -, rágcsálók és az emberek nagyméretű aktivitás leolvasása során a legjobb rendelkezésre álló módszerekkel.(4 cm mélységet elérő funkcionális ultrahangos képalkotás, mezoszkópos kétfotonos képalkotás, hdEEG) hogy 1) azonosítsuk a vizuomotoros előrejelzésben részt vevő agyi régióknál, ennek a meghatározása normál alanyokná fog bekövetkeznil, 2) az amblyopia hatásának meghatározása a 3) funkcionális hálózati modellek kidolgozása annak érdekében, hogy következtetni lehessen arra, hogy mely agyi régiók és a kapcsolódó agyi funkciók helyreállnak, vagy zavarban maradnak az amblyopia kezelését követően, 4) az eredmények validálása az alábbiak segítségével optogenetikai perturbációs kísérletek egereken, 5) EEG-alapú biomarker biztosítása magas diszkriminatív képességgel a normális látás és az amblyopia különböző stádiumai között, 6) hozzájárul a közösség számára a az egyik legjobban modellezett idegrendszeri fejlődési rendellenesség összehasonlító etiológiájához. Eredményeink bizonyíthatjáka predikciós visszacsatolásos vizuomotoros feladat diszkriminatív erejét az amblyopiás alanyok között,  akik látásélességük teljes helyreállítása után is zavart vizuomotoros funkciót mutatnak, és a kontrollcsoportok között. Annak érdekében, hogy megvilágítsuk a még kielégítetlen orvosi szükséglet okainak feltárására a nagyméretű funkcionális hálózati aktivitást összekapcsoljuk az idegrendszeri fejlődéssel egyviselkedő állatmodellhez, amely hűen reprodukálja az emberi látási funkciókat. Elsődleges célunk az amblyopia neuronális eredetének hálózati szemlélete azáltal, hogy kihasználjuk a vizuomotoros előrejelző teszt diszkriminatív erejét egy klinikai és alaptudományi proof-of-concept vizsgálatban, ami egerekre, macskákra és emberekre is kiterjed. Másodlagos célkitűzés: Egy klinikailag alkalmazható, nagy diszkriminatív erővel rendelkező biomarker biztosítása, hogy a normál látás és az amblyopia különböző stádiumai szétválaszthatóak legyenek ennek segítségével. Vizsgálandó konkrét feltevéseink: Hipotézisünk az, hogy a nagyméretű aktivációs mintázatok és a funkcionális kapcsolat struktúra az agyi modulok között korrelálnak az amblyopia fokával, ami megállapítható a  vizsgálati személyek esetében miközben ők egy vizuomotoros mismatch feladatot végeznek. Úgy véljük, hogy a vizuális bemenet abnormális aszimmetriája, amelyet az alanyok a vizuális ingerek fejlődése során bekövetkezett vizuális zavarok még a helyreállított akut agyban is kódolva maradnak. Konkrétan, az aszimmetrikus aktivitási mintázatok jellemzőek lehetnek a nem elsődleges vizuális és predikciós számítási területekre is, amelyeket eddig alig vizsgáltak ebben a kontextusban. A szemkövetési, viselkedési és EEG-adatokat (emberek) egyesítjük, hogy robusztus biomarkereket találjunk az amblyopiára vonatkozóan, az általunk nemrégiben kifejlesztett gépi tanulási technikák segítségével, amelyek képesek értelmes mintákat megtalálni a multimodális jelekben. A megmagyarázható mesterséges intelligencia technikák alkalmazásával ezután azonosítani fogjuk a konkrét konfigurációkat/mintákat az adatokban, amelyek informatívak a robusztus biomarkerek szempontjából. A prediktív feldolgozás vizuális idegfejlődésben betöltött szerepének megállapítása érdekében célunk, egy vizuomotoros mismatch feladat alkalmazása macskákon és embereken. A macskákat hű amblyopia modellként használva, a vizuomotoros predikciókat számító agyi struktúrákat és azok szerepét az amblyopiában funkcionális vizsgálatok segítségével igyekszünk azonosítani például ultrahangos képalkotással (fUSI). Az embereknél a tevékenység kiolvasási módszereinek súlyos korlátokat szab az alany viselkedése, miközben korlátozott tér-időbeli felbontással rendelkeznek (fMRI) vagy csak a felszíni aktivitást mintavételezik durva térbeli skálákon (EEG/MEG), ezáltal korlátozzák a humán vizsgálatok hatókörét és érvényességét. Ezzel szemben az fUSI nagyméretű mintákat tud venni agykérgi és mélyagyi aktivitást is nagytestű, giroszkópos agyú állatokban. Ezért az fUSI a legjobb  és a legmegfelelőbb a predikciószámítás és az érzékszervi hibaszámítási területek közötti kapcsolatok vizsgálatára, amelyek közül néhány ilyen struktúra az agy mélyén helyezkedik el (pl. elülső cinguláris kéreg).

Projektvezető: Dr. Hillier Dániel

Kapcsolat:

Trieb Gabriella HUN-REN TTK, trieb.gabriellal@ttk.hu