Neuromodulazione closed-loop nei disturbi neurologici: progettazione e simulazione di sistemi di controllo

This thesis focuses on the design of a closed-loop brain neuromodulation system for the regulation of neural activity under both physiological and pathological conditions. In particular, the Jansen–Rit model is employed to describe neural dynamics in Parkinson’s disease and epilepsy. The model is subsequently reduced and restricted to the frequency bands of interest for each pathological condition. Based on this framework, PID controllers are designed to regulate the measured neural activity. Finally, possible future developments and more advanced adaptive approaches are discussed.

La presente tesi si occupa della progettazione di un sistema di neuromodulazione cerebrale closed-loop per la regolazione dell’attività neurale in condizioni fisiologiche e patologiche. In particolare, viene adottato il modello di Jansen–Rit per descrivere la dinamica neurale nei casi di morbo di Parkinson ed epilessia. Il modello viene successivamente ridotto e circoscritto alle bande di frequenza di interesse per ciascuna patologia considerata. Su tali basi, vengono progettati controllori PID per la regolazione dell’attività neurale misurata. Nel capitolo finale, sono infine discussi possibili sviluppi futuri e approcci più avanzati e adattativi.