Започнахме от най-сложната и значима част на TM, а именно изучаването на човешкия мозък и свързаните с него заболявания, наречена Транслационна невронаука [TН], която разширява разбиранията за мозъчната структура, функция и заболявания и прхвърля тези познания към клинични приложения и нови терапии на разстройствата на нервната система. TН се занимава с нарушенията на неврологичното развитие и невродегенеративните заболявания.

Нарушенията на неврологичното развитие са болести, обхващащи епилепсия, болести от аутистичния спектър (ASD), затруднения в ученето, и някои невромускулни заболявания. Изследванията на TН са фокусирани върху изясняването на механизмите и причините и за нарушенията на неврологичното развитие, независимо дали са генетични, екологични или комбинирани, и също и върху тактиките за превенция и лечение, когато това е възможно.

Невродегенеративните заболявания са резултат от невронна загуба на функция с течение на времето, което води до клетъчна смърт. Например болестта на Алцхаймер, болестта на Паркинсон и т.н. Изследванията на TН се фокусират върху механизмите за тези заболявания и отражението им върху приема на на лекарства.

Методи, данни, времеви структури и модели

Нашата методология включва медицински изображения, структури от данни, ИИ модели и аналитични и терапевтични техники като електрофизиология, невро-imaging, генна терапия и стволови клетки, жизнени показатели и поведение, мозъчни мрежи, динамични модели и др. Планираме да използваме изчислителни модели върху сложни процеси в различни мащаби на разглеждане и динамиката на сложните мрежи. Нашата концепция е да поставим моделите в центъра на изследванията. По този начин динамичните модели и изкуствения интелект и техниките за обучение заедно с мрежовата динамика могат да обвържат различните модалности и мащаби в мощен инструмент за научноизследователска и развойна дейност. Очакваните резултати са изцяло персонализирани и същевременно дават пълна представа за позицията на конкретния пациент в спектъра на неврологичните заболявания като цяло.

Целеви направления на научноизследователската дейност:

Направление 1. Болест на Алцхаймер. Болестта на Алцхаймер продължава да бъде активно направление в плановете за научноизследователска и развойна дейност на GATE. Продължавайки научните изследвания в областта, планираме да обогатим набора от необходими условия за ранна диагностика на заболяването и да разширим резултатите за други видове деменция и подобни заболявания.

Направление 2. Наблюдение на пациента чрез дистанционни сензори в реално време и известяване за опасни събития. Целта е да се изгради система в реално време, използваща дистанционни оптични сензори, която следва и защитава пациента, като предупреждава при нарушаване на жизнените функции (признаците на живот) или при опазност от летални синдроми като SUDEP, SIDS, централна апнея и др.

Направление 3. Мултистабилна автономна невродинамика. Целта е да се изгради нова рамка за моделиране на автономни системи, използвайки физиологично мотивирани нелинейни многостабилни модели с физиологично информиран избор на параметри.

Направление 4. Виртуален пациент. Създаване на компютърни архитектури, подобни на мозъка, за целите на клиничната диагностика и наблюдение. Системата може да поставя за решаване клинични проблеми, свързани със системни дефицити, поведенчески проблеми и други патологични състояния, като ефективно предоставя платформа за симулация „виртуален пациент“ за тестване на нови коригиращи или контролиращи подходи и терапии.

Направление 5. Прогнозиране на лекарствения отговор. Ние не планираме да подходим към проблема на молекулярно и генетично ниво (micro-scale), както в проучванията на прецизната медицина, а на нивото на мащабни (large-scale) измервания, модели и мрежова динамика.

Синергия и сътрудничество

Дигиталното здравеопазване не е самостоятелна посока на GATE. Синергията между него и останалите теми за стратегически приложения на GATE може да се види в:

a) градивните елементи на reinforced, autonomous learning използвани за персонализиране в реално време; наблюдение на обществени места в реално време; откриване и предупреждение за различни рискови събития, типове поведение и др.;

б) припокриването на заобикалящите методологии и области на приложение, с останалите теми а именно: големи данни, ИИ, системен анализ, иновативни алгоритми, информатика, математика, теория на графите, науки за живота, физически науки, компютърно зрение, наука за данни, машинно обучение, медицински изображения, биомаркери , модели на свързване и др.

Разработването на проектите на GATE в областта на Дигиталното здравеопазване се осъществява в сътрудничество с водещи световни университети, болници, научни и обществени организации.