Neurologische aandoeningen blijven moeilijk te behandelen met huidige neuromodulatietechnieken. Velen bevinden zich nog in hun beginstadium met ruimte voor verbetering. Deze doctoraatsthesis in computationele neurowetenschappen introduceert computationeel modellering als een krachtig onderzoeksinstrument om uitdagingen aan te pakken bij optogenetische neuromodulatie, modellering van de epileptische hippocampus, en functionele neurologische beeldvorming met behulp van ultrasound, met focus voor de behandeling van temporale kwabepilepsie. Een nieuw dubbel tweestaten opsine model met een geautomatiseerde fitprocedure werd ontwikkeld met verbeterde computationele efficiëntie en accuraatheid. Dit model werd vervolgens gebruikt om de optogenetische exciteerbaarheid van Cornu Ammonis-1 neuronen te onderzoeken. Strategieën om exciteerbaarheid te vergroten bij de overgang van muis naar mens werden geïdentificeerd. Hier zijn membraan specifieke opsine-expressie en verticale optrode-positionering de belangrijkste. Eerste stappen werden gezet in de ontwikkeling van een netwerkmodel van de epileptische hippocampus, belangrijke voor het begrijpen van neuromodulatie in een netwerkcontext. Ten slotte werd de haalbaarheid van akoesto-elektrofysiologische neurologische beeldvorming ten gevolge van mechanische vibratie beoordeeld. Samenvattend, de doctoraatsthesis toont de cruciale rol van computationele neurowetenschappen aan bij het bevorderen van neuromodulatietechnieken en het begrijpen van neurale circuits. De verworven inzichten kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van effectievere behandelingen voor neurologische aandoeningen, die de levenskwaliteit van patiënten kunnen verbeteren.