Der Neurophysiologe Johannes Sarnthein erhält SNF-Fördergelder von CHF 700'000 für Epilepsie-Forschung am USZ

Der Schweizerische Nationalfonds fördert damit ein von Prof. Dr. techn. Johannes Sarnthein, Oberassistent in der Klinik für Neurochirurgie am UniversitätsSpital Zürich, geleitetes Projekt zur Verbesserung epilepsiechirurgischer Eingriffe.

​Das auf vier Jahre angelegte Projekt «Real-time detection of High-Frequency Oscillations (HFO) with a Neuromorphic Device» untersucht, ob die intraoperative Messung von HFO dazu beiträgt, Epilepsie-Operationen zu verbessern und damit mehr Patienten zu einem Leben ohne Epilepsieanfälle zu verhelfen. Die Erkenntnisse aus dem geförderten Projekt können eines Tages einen wichtigen Beitrag zur Zielgenauigkeit von epilepsiechirurgischen Operationen leisten.

Neurochirurgische Behandlung von Epilepsie
Etwa jeder zehnte aller Menschen erleidet einen epileptischen Anfall in seinem Leben. Etwa jeder zehnte von diesen entwickelt Epilepsie. Obwohl antiepileptische Medikamente stark verbessert wurden, erreicht jeder dritte Epilepsiepatient keine Anfallsfreiheit. Für einige dieser Patienten besteht die Möglichkeit, jenes Hirngewebe neurochirurgisch entfernen zu lassen, welches epileptische Anfälle hervorruft. Eine Schwierigkeit dieser Operation besteht darin, das anfallsauslösende Gewebe vollständig zu entfernen und nicht betroffenes Hirngewebe zu schonen. Um das anfallsauslösende Gewebe besser zu identifizieren, werden Hirnströme mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) gemessen. Im EEG lassen sich Hochfrequente Oszillationen (HFO) erkennen, welche den Chirurgen zum anfallsauslösenden Gewebe leiten können. Die zeitnahe HFO-Erkennung erfordert eine hochauflösende Messung und automatisierte Analyse. Ein entsprechendes Messgerät, das während der Operation eingesetzt werden soll, muss klein und – zur Sicherheit des Patienten – möglichst batteriegetrieben sein.

Anfallsauslösendes Gewebe mit neuromorpher Technologie erkennen
Das Projekt verwendet eine automatisierte Erkennung von HFO, welche in einem vom SNF geförderten Vorläuferprojekt entwickelt wurde. In Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Giacomo Indiveri, Institut für Neuroinformatik der ETH/UZH, wird ein neues Computerprogramm zur Erkennung entwickelt, das auf künstlichen neuronalen Netzen (KNN) basiert. Die KNN wurden in den letzten Jahren sehr verbessert und finden in der Bild- und in der Spracherkennung breite Anwendung z.B. in Mobiltelefonen. Für die medizinische Anwendung soll ein Computer-Chip entwickelt werden, der die KNN in neuromorpher Technologie realisiert, welche wiederum von den neuronalen Netzen des Gehirns inspiriert ist. Als Herzstück eines medizintechnischen Gerätes soll der Chip die HFO im EEG zeitnah und batteriegetrieben erkennen.

Enge Kooperation von Universitätsspital und Universität
Das Projekt nützt die Nähe zwischen dem UniversitätsSpital Zürich und der Universität Zürich, um mit einem Brain-Computer-Interface die Brücke zwischen klinischer Forschung und neuromorpher Technologie zu schlagen.