AEGEUS - A Novel EEG Ultrasound Device for Functional Brain Imaging and Neurostimulation

ID Call: HORIZON-EIC-2022-PATHFINDEROPEN-01 EIC Pathfinder Open 2022

Ruolo di Sapienza nel progetto: Other beneficiary

Responsabile scientifico per Sapienza: Laura Astolfi

Dipartimento: Ingegneria Informatica, Automatica e Gestionale “Antonio Ruberti“

Data inizio progetto: 01/03/2023

Data fine progetto: 28/02/2027

Abstract del progetto:
Lo scopo generale del progetto AEGEUS è quello di sviluppare un dispositivo diagnostico e terapeutico radicalmente nuovo per applicazioni neurologiche, basato sulla combinazione tra una componente a ultrasuoni altamente innovativa e misure elettrofisiologiche dell'attività neurale. Il primo obiettivo del progetto è lo sviluppo di un nuovo metodo di imaging funzionale basato sugli ultrasuoni (US) che, insieme all'elettroencefalogramma (EEG), consenta un esame ad alta risoluzione spazio-temporale dell'attività cerebrale, combinando le proprietà dell’EEG, che è in grado di misurare soprattutto le sorgenti corticali dell’attività cerebrale, con quelle della componente US, la quale è invece indicata per stimare l’attività delle regioni cerebrali più profonde. La seconda funzionalità prevista per il dispositivo è la stimolazione cerebrale a ultrasuoni focalizzati. La componente di neuromodulazione potrà beneficiare dell’accurata localizzazione dell'attività anomala eventualmente rilevata dal dispositivo ed essere da essa guidata nell’effettuare una stimolazione focalizzata delle regioni cerebrali selezionate, in un processo ad anello chiuso. Il dispositivo e gli algoritmi sviluppati verranno testati tramite uno studio su volontari sani e su pazienti affetti da epilessia. Una volta realizzato, il sistema completo consisterà in uno strumento portatile ed economicamente competitivo rispetto alle altre metodiche disponibili, in grado di integrare elettrodi EEG e trasduttori US in una cuffia indossabile. Il nuovo dispositivo ridurrà i tempi di esame e trattamento dei pazienti neurologici e i relativi costi. La possibilità di migliorare la diagnostica per immagini e l’intervento terapeutico mediante una neurostimolazione mirata, con un dispositivo economico e non invasivo, avrà un impatto fondamentale sul trattamento delle malattie neurologiche e permetterà lo sviluppo e l’avanzamento della ricerca nel campo delle neuroscienze cognitive.

Grazie alla sua consolidata expertise nel campo dell’analisi EEG e in quello della ricostruzione dell’attività cerebrale nel dominio delle sorgenti a partire da segnali neurofisiologici e metabolici, l’unità Sapienza contribuirà alle attività di progetto attraverso: i) lo sviluppo di algoritmi per l’integrazione dell’informazione acquisita tramite le due modalità, al fine di sviluppare una tecnica di imaging con risoluzione spazio-temporale mai raggiunta prima con metodiche non invasive; ii) lo sviluppo di un nuovo modello biofisico che spieghi e includa le attivazioni misurate mediante EEG ed ultrasuoni (in collaborazione con il Partner Associato Università di Tor Vergata); iii) la valutazione di algoritmi e modello mediante dati acquisiti su soggetti sani e affetti da epilessia.