Detail předmětu

Pokročilá témata v neurozobrazování

ATND Ak. rok 2024/2025 letní semestr

Studenti budou schopni porozumět různým neurozobrazovacím technologiím a pokrokům, které se používají pro zobrazování struktury mozku i funkční aktivity. Budou schopni pochopit různé technologie stimulace mozku a úlohu neurozobrazování pro neurostimulaci. Budou schopni analyzovat a interpretovat nervovou aktivitu pomocí různých neurozobrazovacích technologií včetně MRI, EEG, MEG a FNIRS. 

Přehled řešených témat:
1. Neurozobrazovací technologie: V tomto tématu budou představeny různé neurozobrazovací technologie používané pro zobrazování strukturálních i funkčních aspektů mozku.
2. Počítačová tomografie (CT): CT vyšetření je v klinické praxi nejoblíbenější pro zobrazování anatomické struktury mozku. Tato přednáška pojednává o rentgenové technologii CT.
3. Magnetická rezonance (MRI): MRI se používá k zobrazování měkkých tkání v mozku. Bude představena technologie MRI a pokroky v sekvencích MRI.
4. Funkční magnetická rezonance (fMRI): MRI se používá k zobrazování anatomické struktury mozku, zatímco fMRI slouží ke zkoumání funkcí různých částí mozku. Tato přednáška se podrobně zabývá fMRI.
5. Funkční spektroskopie v blízké infračervené oblasti (FNIRS): Toto téma pojednává o zobrazování hemodynamické odezvy v mozku pomocí senzorů blízké infračervené oblasti.
6. Pozitronová emisní tomografie (PET): Tato přednáška pojednává o podrobnostech technologie PET a souvisejících radioizotopech, které se používají při rozlišování částí mozku.
7. Elektroencefalogram (EEG): Neurony komunikují prostřednictvím elektrické aktivity a tato elektrická aktivita se zachycuje pomocí přístroje EEG. Toto téma se zabývá technologií EEG.
8. Magnetoencefalogram (MEG): Neurony komunikují prostřednictvím elektrické aktivity, a proto existuje odpovídající magnetická aktivita, která se zachycuje pomocí zařízení MEG. Toto téma se zabývá technologií MEG.
9. Mikroskopie: Toto téma pojednává o různých typech technologií používaných v mikroskopech, které se podílejí na zkoumání mozku na molekulární úrovni.
10. Transkraniální stimulace: Výše uvedená témata se týkají zobrazování struktury a funkce mozku. Od tohoto tématu se přednášky věnují léčbě pomocí neurozobrazování. Toto téma podrobně popisuje technologie spojené se stimulací mozku, tedy transkraniální magnetickou stimulaci a transkraniální elektrickou stimulaci.
11. Pasivní neurofeedback: V tomto tématu se probírají technologie, které se podílejí na pasivní stimulaci mozku. Zahrnují využití vizuální, sluchové a auditivní stimulace pro aktivaci mozku.
12. Fokusovaný ultrazvuk: Nedávný pokrok umožnil využití fokusovaného ultrazvuku u pacientů s Parkinsonovou chorobou a třesem. Tato přednáška představuje koncept vysokoenergetického fokusovaného ultrazvukového paprsku pro účely léčby.
13. Technologie budoucnosti: V závěrečné přednášce kurzu budou diskutovány nejnovější trendy v oblasti neurozobrazování a také budoucí technologie, jako je zobrazování mozku pomocí mikrovln.  

Okruhy k SDZ:

1) Overview of various neuroimaging modalities.
2) Basic understanding of brain electroencephalogram (EEG) signals.
3) Working principles of magnetic resonance imaging (MRI) and functional magnetic resonance imaging (fMRI).
4) The significance and analysis of various frequency bands in EEG signals.
5) The techniques for processing EEG signals as a time series signal.
6) The details of the various brain networks.
7) Methods for analysis of brain networks from EEG signals.
8) Concepts and techniques for assessment of microstates from EEG signals.
9) Concepts and techniques for assessment of Event Related Potentials.
10) The principles behind the functioning of CT Scans. 

Garant předmětu

Malik Aamir Saeed, prof., Ph.D. (UPSY)

Jazyk výuky

anglicky

Zakončení

zkouška

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Cíle předmětu

Porozumění technologiím v oblasti neurozobrazování, pokrokům v neurozobrazování a jejich využití při zkoumání struktury a funkce mozku. 

Literatura referenční

  • 1. Z. H. Cho, Zang-Hee Cho, Joie P. Jones, Manbir Singh, Fundamentals of Medical Imaging, Wiley, 1993, ISBN: 978-0471545736.
  • 2. Denis Le Bihan, Teresa Lavender Fagan, Looking inside the brain: The power of neuroimaging, Princeton University Press, 2014, ISBN: 978-0691160610. 3. Massimo Filippi, Oxford Textbook of Neuroimaging, Oxford University Press, 2015, ISBN: 978-0199664092
  • 4. Jonathan Wolpaw, Elizabeth Winter Wolpaw, Brain Computer Interfaces: Principles and practice, Oxford University Press, First Edition, 2012, ISBN: 978-0195388855.
  • 5. Nidal Kamel, Aamir S. Malik, EEG/ERP Analysis: Methods and Applications, CRC Press, First Edition, 2017, ISBN: 978-1138077089.
  • 6. Mike X. Cohen, Matlab for brain and cognitive scientists, MIT Press, First Edition, 2017, ISBN: 978-0262035828.
  • 7. Hans Op de Beeck, Chie Nakatani, Introduction to Human Neuroimaging, Cambridge University Press, 2019, ISBN: 978-1316632185.
  • 8. Magnetoencephalography: From signals to dynamic cortical networks, Springer, 2020, ISBN: 978-3-31-962657-4.
  • 9. Helena Knotkova, Dirk Rasche, Textbook of Neuromodulation, Springer, 2015, ISBN: 978-1-4939-1408-1.

Průběžná kontrola studia

Během kurzu je nutné odevzdat projekt a složit zkoušku. Výuka probíhá formou přednášek nebo řízeného samostudia; zameškané hodiny je třeba nahradit samostudiem.  

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program DIT, libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
  • Program DIT, libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
  • Program DIT-EN (anglicky), libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
  • Program DIT-EN (anglicky), libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
Nahoru