Subject-specific computational modeling of DBS in the PPTg area.

Araştırma özeti

Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by

Pedunculopontin tegmental çekirdekteki (PPTg) derin beyin stimülasyonu (DBS) Parkinson hastalığı ile ilişkili tıbbi olarak inatçı yürüyüş zorluklarını hafifletmek için önerilmiştir. Klinik çalışmalar, kısmen cerrahi hedefleme değişkenliğinden, yan etkilerle ilgili lif yollarının modüle edilmesinden ve bu beyin bölgesindeki DBS'nin mekanistik anlayışının genel bir eksikliğinden kaynaklanan biraz değişken sonuçlar göstermiştir. DBS'nin konuya özgü hesaplama modelleri, altta yatan terapiyi ve yan etkileri araştırmak için umut verici bir araçtır. Bu çalışmada, PPTg bölgesinde 8 temaslı DBS kurşunu ile tek taraflı olarak parkinsonian rhesus macaque implante edildi. PPTg'ye bitişik fiber yollar, oculomotor sinir, merkezi tegmental sistem ve üstün serebellar peduncle dahil olmak üzere, pre-implant 7T MRI, post-implant CT ve post-mortem histoloji kombinasyonundan yeniden yapılandırıldı. Bu yapılar akson modelleriyle doluydu ve uyarılma sırasında çevredeki sinir dokusundaki voltaj dağılımını simüle eden sonlu bir element modeli ile birleştirildi. Bu çalışma, model parametrelerini değerlendirmek için iki ampirik yaklaşım sunmaktadır. İlk olarak, artımlı monopolar katodik stimülasyon (20 Hz, 90 mus nabız genişliği) her elektrot için değerlendirildi, bu sırada proksimal dört kontakta (-1.0 ila -1.4 mA) sağ göz kapağı dalgalanması gözlendi. Bu akım genlikleri, anizotropik bir iletim ortamı varsayıldığında oculomotor sinirin aktivasyonunu öngören modelle yakından takip etti. İkinci olarak, PET görüntüleme OFF-DBS ve iki kez DBS (iki farklı temas) sırasında toplandı, bu da modelin merkezi tegmental sistemin ve üstün serebellar peduncle'ın aktivasyonunu öngördüğünü destekledi. Birlikte, özneye özgü modeller, DBS tarafından modüle edilen yolları daha kesin olarak tahmin etmek için bir çerçeve sağlar.

Özgün kaynak özetini okuyun

Deep brain stimulation (DBS) in the pedunculopontine tegmental nucleus (PPTg) has been proposed to alleviate medically intractable gait difficulties associated with Parkinson's disease. Clinical trials have shown somewhat variable outcomes, stemming in part from surgical targeting variability, modulating fiber pathways implicated in side effects, and a general lack of mechanistic understanding of DBS in this brain region. Subject-specific computational models of DBS are a promising tool to investigate the underlying therapy and side effects. In this study, a parkinsonian rhesus macaque was implanted unilaterally with an 8-contact DBS lead in the PPTg region. Fiber tracts adjacent to PPTg, including the oculomotor nerve, central tegmental tract, and superior cerebellar peduncle, were reconstructed from a combination of pre-implant 7T MRI, post-implant CT, and post-mortem histology. These structures were populated with axon models and coupled with a finite element model simulating the voltage distribution in the surrounding neural tissue during stimulation. This study introduces two empirical approaches to evaluate model parameters. First, incremental monopolar cathodic stimulation (20 Hz, 90 μs pulse width) was evaluated for each electrode, during which a right eyelid flutter was observed at the proximal four contacts (-1.0 to -1.4 mA). These current amplitudes followed closely with model predicted activation of the oculomotor nerve when assuming an anisotropic conduction medium. Second, PET imaging was collected OFF-DBS and twice during DBS (two different contacts), which supported the model predicted activation of the central tegmental tract and superior cerebellar peduncle. Together, subject-specific models provide a framework to more precisely predict pathways modulated by DBS.

Bilimsel değerlendirme

Araştırma sorusu

Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.

Yöntem ve örneklem

Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.

Temel bulgular

Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.

Sınırlılıklar

Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.

Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.