Abstract: K. Lehnertz (2021)

Physics of Biological Oscillators, Eds.: A. Stefanovska and P. V. E. McClintock, Springer, Cham, 345–360p. (2021) DOI:10.1007/978-3-030-59805-1_22

Predicting Epileptic Seizures – An Update

Epilepsy is a malfunction of the brain that affects about 0.8% of the world population. Epileptic seizures are the cardinal symptom of the disease and are usually related to an overly synchronized firing of neurons, as reflected by oscillations on the electroencephalogram (EEG). Seizures often appear as a transformation of otherwise normal brain rhythms, and the exact mechanisms underlying seizure generation are still as uncertain as are mechanisms underlying seizure spreading and termination. Identifying precursors of seizures from brain dynamics could drastically improve therapeutic possibilities and thus, the quality of life of people with epilepsy. Over the last three decades, an improved characterization of the complex spatial-temporal dynamics of the epileptic brain could be achieved with methods from nonlinear dynamics, statistical physics, synchronization and network theory. These methods are capable of identifying seizure precursors from EEG recordings in a large number of subjects and with high sensitivity and specificity. This chapter provides an overview of the progress that has been made in the field: from preliminary descriptions of preseizure phenomena to implantable seizure prediction and prevention systems.

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