Large-scale dynamics and critical transitions in neuronal networks and their role in limbic seizure genesis.
Project goals
Transition to epileptic seizure represents sudden and abrupt shift between distinct dynamic regimes of the brain. In simplified brain preparations we have demonstrated that seizures are preceded by detectable changes in neuronal behaviour which marked progressive decrease in neuronal network resilience and proximity to transition to seizure. These processes correspond to phenomenon of “critical slowing down” described in dynamics of complex systems, innovative and rapidly emerging field of modern physics. In the proposed work we aim to elucidate mechanisms responsible for transition to seizure in intact brain and examine whether this process displays features of critical transition. We will apply integrative approach which will combine advanced techniques of large-scale recording, methods of active probing, computational modelling and analyses of complex systems. Demonstrating that dynamics of epileptic networks is governed by similar principles to other dynamical systems will open new ways to design innovative and more efficient therapies to abort or reverse transition to seizure.
Keywords
epilepsyseizureneuronal networksdynamics of complex systemscritical transitionsynchronizationhippocampus
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 18 (SGA0201400001)
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta elektrotechnická
Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Ústav informatiky AV ČR, v. v. i.Contest type
VS - Public tender
Contract ID
14-02634S
Alternative language
Project name in Czech
Dynamika a kritické chování neuronálních populací a jejich význam v přechodu do epileptického záchvatu.
Annotation in Czech
Epileptický záchvat je charakterizován jako náhlá a náhodná porucha funkce mozku. V předchozí práci in vitro jsme prokázali, že záchvaty jsou předcházeny detekovatelnými změnami v chování neuronů, které korespondují s poklesem dynamické stability neuronálních populací a s růstem pravděpodobnosti vzniku záchvatu. Tento proces přechodu do záchvatu má charakter tzv. kritického chování, které bylo popsáno v dynamice řady komplexních systémů a představuje moderní teorii, která byla úspěšně aplikovaná v klimatologii, či ekologii. V navrhovaném projektu se zaměříme na studium mechanizmů přechodu do záchvatu a kritického chování v chronickém modelu temporální epilepsie in vivo. Za tímto účelem použijeme integrativní multidisciplinární přístup, který bude kombinovat moderní elektrofyziologické metody s technikami aktivního testování mozkové dynamiky, metodami počítačového modelování a analýzami z oboru komplexních systémů. Pochopení dynamických principů přechodu do záchvatu by mělo významný dopad na současnou léčbu epilepsie a otevřelo by prostor pro vývoj inovativních léčebných postupů.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project has brought novel findings in the research of epilepsy, when the multidisciplinary model using electrophysiology, computational modeling and analysis of complex systems was chosen. Results of the project broaden knowledge in this research field. Publication outputs are average, when many of them are reviews. The funds were spent in accordance with the project plan.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2014
Realization period - end
Jan 5, 2018
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 12, 2016
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP19-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Jun 12, 2019
Finance
Total approved costs
7,697 thou. CZK
Public financial support
7,697 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
7 697 CZK thou.
Public support
7 697 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
FH - Neurology, neuro-surgery, nuero-sciences
Solution period
01. 01. 2014 - 05. 01. 2018