This thesis presents a new methodology for automatically learning an optimal neurostimulation strategy for the treatment of epilepsy. The technical challenge is to automatically modulate neurostimulation parameters, as a function of the observed field potential recording, so as to minimize the frequency and duration of seizures. The methodology leverages recent techniques from the machine learning literature, in particular the reinforcement learning paradigm, to formalize this optimization problem. We present an algorithm which is able to learn an adaptive neurostimulation strategy directly from labeled training data acquired from animal brain tissues. Our results suggest that this methodology can be used to automatically find a stimulation strategy which effectively reduces the incidence of seizures, while also minimizing the amount of stimulation applied. This work highlights the crucial role that modern machine learning techniques can play in the optimization of treatment strategies for patients with chronic disorders such as epilepsy. / Cette thèse présente une nouvelle méthodologie pour apprendre, de façon automatique, une stratégie optimale de neurostimulation pour le traitement de l'épilepsie. Le défi technique est de moduler automatiquement les paramètres de stimulation, en fonction de l'enregistrement de potentiel de champ observé, afin de minimiser la fréquence et la durée des crises d'épilepsie. Cette méthodologie fait appel à des techniques récentes développées dans le domaine de l'apprentissage machine, en particulier le paradigme d'apprentissage par renforcement, pour formaliser ce problème d'optimisation. Nous présentons un algorithme qui est capable d'apprendre une stratégie adaptative de neurostimulation, et ce directement à partir de données d'apprentissage, étiquetées, acquises depuis des tissus de cerveaux d'animaux. Nos résultats suggèrent que cette méthodologie peut être utiliser pour trouver, automatiquement, une stratégie de stimulation qui réduit efficacement l'indicence des crises d'épilepsie tout en minimisant le nombre de stimulations appliquées. Ce travail met en évidence le rôle crucial que les techniques modernes d'apprentissage machine peuvent jouer dans l'optimisation de stratégies de traitements pour des patients souffrant de maladies chroniques telle l'épilepsie.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.95059 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Guez, Arthur |
| Contributors | Joelle Pineau (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (School of Computer Science) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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