NeuralCipher Araştırma özeti
Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by
Derin beyin stimülasyonu (DBS), Parkinson hastalığı ve epilepsi gibi beyindeki sinirsel bozuklukların tedavisinde başarıyla kullanılmıştır. Bununla birlikte, DBS'nin kesin mekanizmaları belirsizliğini korumaktadır. Düzenli DBS terapisi, elektrik darbelerinin yüksek frekanslı uyarılmasını (HFS) kullanır. Tüm nöronal elementler arasında aksonlar çoğunlukla elektriksel darbelerle aktive olmaya eğilimlidir. Bu nedenle, aksonların yanıtı DBS tedavisinde önemli bir rol oynayabilir. HFS sırasındaki aksonal tepkileri incelemek için, uyarımlarla tek ve çoklu aksonlarda (bir akson demeti) oluşturulan aksiyon potansiyellerinin dizilerini simüle etmek için miyelinli aksonun hesaplama modelini geliştirdik. Uyarımlar, 50-200 Hz frekansında bir akım darbesi noktası kaynağı tarafından hücre dışı olarak uygulanır. Ek olarak, modelimiz peri-aksonal alanlarda potasyum iyonlarının birikimini dikkate alır. Sonuçlar, hücre dışı potasyum artışının, HFS sırasında aksonlarda aralıklı depolarizasyon bloğu oluşturduğunu göstermektedir. Alternatif blok ve iyileşme durumu altında, aksonlar uyarı darbelerinin sıklığından çok daha düşük bir oranda aksiyon potansiyellerini ateşler. Buna ek olarak, aksonal bloğun derecesi, aksonlar ile uyarılma noktası arasındaki mesafe ile oldukça ilgilidir. Bir paketteki bireysel aksonlar için blok derecesindeki farklılıklar, aksonlar arasında desinkronize ateşleme ile sonuçlanır. Daha yüksek frekans ve / veya daha yüksek yoğunluktaki uyarımlar aksonal bloğu daha hızlı indükleyebilir ve aksonal ateşleme üzerindeki desynchronization etkisini artırabilir. Muhtemelen, HFS tarafından indüklenen desynchronized aksonal aktivite, hedef nöronların popülasyonunda asenkron aktivite oluşturabilir ve böylece patolojik koşullarda nöronların aşırı senkronize ateşlenmesini baskılayabilir. Aksonların aralıklı aktivasyonu ile oluşturulan desynchronization etkisi DBS tedavisi için çok önemli olabilir. Bu çalışma, DBS'nin uygulanmasının ilerletilmesi için önemli olan DBS mekanizmaları hakkında yeni bilgiler sunmaktadır.
Özgün kaynak özetini okuyun
Deep brain stimulation (DBS) has been successfully used in treating neural disorders in brain, such as Parkinson's disease and epilepsy. However, the precise mechanisms of DBS remain unclear. Regular DBS therapy utilizes high-frequency stimulation (HFS) of electrical pulses. Among all of neuronal elements, axons are mostly inclined to be activated by electrical pulses. Therefore, the response of axons may play an important role in DBS treatment. To study the axonal responses during HFS, we developed a computational model of myelinated axon to simulate sequences of action potentials generated in single and multiple axons (an axon bundle) by stimulations. The stimulations are applied extracellularly by a point source of current pulses with a frequency of 50-200 Hz. Additionally, our model takes into account the accumulation of potassium ions in the peri-axonal spaces. Results show that the increase of extracellular potassium generates intermittent depolarization block in the axons during HFS. Under the state of alternate block and recovery, axons fire action potentials at a rate far lower than the frequency of stimulation pulses. In addition, the degree of axonal block is highly related to the distance between the axons and the stimulation point. The differences in the degree of block for individual axons in a bundle result in desynchronized firing among the axons. Stimulations with higher frequency and/or greater intensity can induce axonal block faster and increase the desynchronization effect on axonal firing. Presumably, the desynchronized axonal activity induced by HFS could generate asynchronous activity in the population of target neurons downstream thereby suppressing over-synchronized firing of neurons in pathological conditions. The desynchronization effect generated by intermittent activation of axons may be crucial for DBS therapy. The present study provides new insights into the mechanisms of DBS, which is significant for advancing the application of 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.