Short-Term Dosage Regimen for Stimulation-Induced Long-Lasting Desynchronization.

Araştırma özeti

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

Bu makalede, nöromodülasyon tekniklerini desinkronize etme bağlamında doz bulma çalışmaları için hesaplamalı olarak hipotezler üretiyoruz. Anormal derecede güçlü nöronal senkronizasyon, birkaç beyin bozukluğunun ayırt edici özelliğidir. Koordinatlı Sıfırlama (CR) stimülasyonu, özellikle anormal nöronal senkronizasyonu bozmayı amaçlayan spatio-temporal olarak desenli bir stimülasyon tekniğidir. Spike-timing-bağımlı plastisite CR stimülasyonu olan ağlarda, sonuçta bir anti-kindling, yani anormal sinaptik bağlantının ve nöronal senkronizasyonun öğrenilmemesine neden olabilir. Bu uzun süreli desynchronization teorik olarak tahmin edildi ve klinik öncesi ve klinik çalışmalarda doğrulandı. Hızla değişen dizilerle (RVS) CR stimülasyonunun, düşük yoğunluklarda güçlü bir şekilde bir anti-kindling indüklediğini gösterdik, örneğin, CR stimülasyon frekansı (yani, uyaran örüntü tekrarlama oranı) nöronal salınım sıklığının aralığındaysa. Buna karşılık, yavaş değişen dizilerle (SVS) CR stimülasyonunun, CR stimülasyon frekansının varyasyonlarına göre daha güçlü, ancak daha az sağlam bir şekilde bir anti-kindling indüklediği ortaya çıktı. Klinik kısıtlamalarla motive edilen ve öğrenme teorisinin aralık ilkesinden esinlenen bu hesaplama çalışmasında, RVS ve SVS CR uyarımlarının daha önce etkisiz olduğu parametre değerleri için de hem RVS hem de SVS CR uyarımının sağlam bir anti-kindling etkisini sağlayan kısa vadeli bir dozaj rejimi önermekteyiz. Şaşırtıcı bir şekilde, test edilen parametre değerlerinin büyük çoğunluğu için, talep kontrollü uyarım frekansı ve yoğunluğu varyasyonu ile aralıklı çok atışlı CR stimülasyonu, sağlam ve belirgin bir anti-kindling'e neden oldu. Buna karşılık, sabit stimülasyon parametreleri ile aralıklı CR stimülasyonu ve eşit integral süresinin tek atışlı CR stimülasyonu stimülasyon sonucunu iyileştiremedi. Göz önünde bulundurulan model ağında, kısa süreli dozaj rejimimiz, karşılaştırılabilir kısa uyarım süresi ve düşük integral uyarım süresinde uzun süreli desynchronization'ı sağlam bir şekilde indüklemeyi sağlar. Şu anda, Parkinson tedavisi için derin beyin CR stimülasyonu ve tinnitus tedavisi için akustik CR stimülasyonu için klinik kanıt mevcuttur. İnsan verilerinde ilk olarak söz vermek Parkinson tedavisi için vibrotaktil CR stimülasyonu için kullanılabilir. Bu tedavilerin klinik gelişimi için, optimal uyarım parametrelerini ve dozaj rejimlerini ortaya çıkarmak için doz bulma çalışmaları yapmak zorunludur. Bulgularımız insan dozu bulma çalışmalarında doğrudan test edilebilir.

Özgün kaynak özetini okuyun

In this paper, we computationally generate hypotheses for dose-finding studies in the context of desynchronizing neuromodulation techniques. Abnormally strong neuronal synchronization is a hallmark of several brain disorders. Coordinated Reset (CR) stimulation is a spatio-temporally patterned stimulation technique that specifically aims at disrupting abnormal neuronal synchrony. In networks with spike-timing-dependent plasticity CR stimulation may ultimately cause an anti-kindling, i.e., an unlearning of abnormal synaptic connectivity and neuronal synchrony. This long-lasting desynchronization was theoretically predicted and verified in several pre-clinical and clinical studies. We have shown that CR stimulation with rapidly varying sequences (RVS) robustly induces an anti-kindling at low intensities e.g., if the CR stimulation frequency (i.e., stimulus pattern repetition rate) is in the range of the frequency of the neuronal oscillation. In contrast, CR stimulation with slowly varying sequences (SVS) turned out to induce an anti-kindling more strongly, but less robustly with respect to variations of the CR stimulation frequency. Motivated by clinical constraints and inspired by the spacing principle of learning theory, in this computational study we propose a short-term dosage regimen that enables a robust anti-kindling effect of both RVS and SVS CR stimulation, also for those parameter values where RVS and SVS CR stimulation previously turned out to be ineffective. Intriguingly, for the vast majority of parameter values tested, spaced multishot CR stimulation with demand-controlled variation of stimulation frequency and intensity caused a robust and pronounced anti-kindling. In contrast, spaced CR stimulation with fixed stimulation parameters as well as singleshot CR stimulation of equal integral duration failed to improve the stimulation outcome. In the model network under consideration, our short-term dosage regimen enables to robustly induce long-term desynchronization at comparably short stimulation duration and low integral stimulation duration. Currently, clinical proof of concept is available for deep brain CR stimulation for Parkinson's therapy and acoustic CR stimulation for tinnitus therapy. Promising first in human data is available for vibrotactile CR stimulation for Parkinson's treatment. For the clinical development of these treatments it is mandatory to perform dose-finding studies to reveal optimal stimulation parameters and dosage regimens. Our findings can straightforwardly be tested in human dose-finding studies.

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.