NeuralCipher Araştırma özeti
Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by
Subtalamik çekirdekteki hem faz amplitude kuplajı (PAC) hem de beta patlamaları, insanlarda Parkinson hastalığında (PD) semptom şiddeti ile önemli ölçüde ilişkilendirilmiştir ve kapalı döngü derin beyin stimülasyonu (DBS) için rakip biyobelirteçler olarak bağımsız olarak ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, subtalamik PAC'ın altta yatan doğası iyi anlaşılamamıştır ve geçici beta patlama olayları ile ilişkisi araştırılmamıştır. Bunu ele almak için, DBS ameliyatı geçiren 10 PD hastada 15 yarımküreden makro ve mikro elektrot kayıtları (LFP'ler) ve tek ünite aktivitelerini inceledik. Beta fazı ile yüksek frekanslı salınım (HFO) genliği arasındaki PAC, tek üniteli ateşleme oranları, ani tetiklenen ortalamalar, güç spektral yoğunlukları, ara spike aralıkları ve faz-spike kilitleme ile karşılaştırıldı ve beta patlama dönemlerinde incelendi. HFO'lara sızmanın önemli bir senkronizasyonunu ve ikincisi beta fazına (yani PAC varlığında) bağlandığında HFO-amplitude ile ortalama atış oranlarının korelasyonunu bulduk. PAC varlığında, tek birim güç spektrumu beta ve HFO frekans aralığında zirveleri gösterdi ve HFO frekansı LFP'de bununla ilişkilendirildi. Dahası, ara spike aralık frekansları PAC'nin gözlemlendiği aynı frekanslarda zirve yaptı. Son olarak, PAC beta patlama süresi ile önemli ölçüde arttı. Bulgularımız, subtalamik PAC'ın ağ beta salınımlarına spiking aktivitesinin kilitlenmesini yansıttığına ve bu eşleşmenin beta-patlama süresiyle aşamalı olarak arttığına dair kanıtlar sağlayarak Parkinson hastalığının patolojisinde yeni bir anlayış sunmaktadır. Bu bulgular, beta-patlamalarının beta frekans aralığında artmış subtalamik giriş / çıkış senkronizasyonu dönemlerini yakaladığını ve terapötik kapalı döngü DBS için önemli etkileri olduğunu göstermektedir. SIGNIFICANCE STATEMENT: Kapalı döngü derin beyin stimülasyonu (DBS) için biyobelirteçlerin tanımlanması Parkinson Hastalığı (PD) araştırmalarında giderek daha önemli bir konu haline gelmiştir. PD hastalarında subtalamik çekirdekteki implante elektrotlardan kaydedilen bu tür iki biyobelirteç, faz amplitude kuplajı (PAC) ve beta patlamaları motor bozukluğu ile ilişkilidir. Bununla birlikte, PAC'ın fizyolojik temeli ve beta patlamalarıyla ilişkisi belirsizdir. İnsan STN'sindeki PAC'ın, ağ beta salınımlarına spiking aktivitesinin kilitlenmesini yansıttığına ve bu bağlantının beta patlamalarının süresiyle aşamalı olarak arttığına dair çok sayıda kanıt sunuyoruz. Bu, beta patlamalarının artan subtalamik girdi / çıkış senkronizasyonunu yakaladığını ve kapalı döngü DBS terapi stratejileri için doğrudan çıkarımlarla PD patolojisinde yeni anlayışlar sağladığını göstermektedir.
Özgün kaynak özetini okuyun
Both phase-amplitude coupling (PAC) and beta-bursts in the subthalamic nucleus have been significantly linked to symptom severity in Parkinson's disease (PD) in humans and emerged independently as competing biomarkers for closed-loop deep brain stimulation (DBS). However, the underlying nature of subthalamic PAC is poorly understood and its relationship with transient beta burst-events has not been investigated. To address this, we studied macro- and micro electrode recordings of local field potentials (LFPs) and single unit activity from 15 hemispheres in 10 PD patients undergoing DBS surgery. PAC between beta phase and high frequency oscillation (HFO) amplitude was compared to single unit firing rates, spike triggered averages, power spectral densities, inter spike intervals and phase-spike locking, and was studied in periods of beta-bursting. We found a significant synchronisation of spiking to HFOs and correlation of mean firing rates with HFO-amplitude when the latter was coupled to beta phase (i.e. in the presence of PAC). In the presence of PAC, single unit power spectra displayed peaks in the beta and HFO frequency range and the HFO frequency was correlated with that in the LFP. Furthermore, inter spike interval frequencies peaked in the same frequencies for which PAC was observed. Finally, PAC significantly increased with beta burst-duration. Our findings offer new insight in the pathology of Parkinson's disease by providing evidence that subthalamic PAC reflects the locking of spiking activity to network beta oscillations and that this coupling progressively increases with beta-burst duration. These findings suggest that beta-bursts capture periods of increased subthalamic input/output synchronisation in the beta frequency range and have important implications for therapeutic closed-loop DBS. SIGNIFICANCE STATEMENT: Identifying biomarkers for closed-loop deep brain stimulation (DBS) has become an increasingly important issue in Parkinson's Disease (PD) research. Two such biomarkers, phase-amplitude coupling (PAC) and beta-bursts, recorded from the implanted electrodes in subthalamic nucleus in PD patients, correlate with motor impairment. However, the physiological basis of PAC, and it relationship to beta bursts, is unclear. We provide multiple lines of evidence that PAC in the human STN reflects the locking of spiking activity to network beta oscillations and that this coupling progressively increases with the duration of beta-bursts. This suggests that beta-bursts capture increased subthalamic input/output synchronisation and provides new insights in PD pathology with direct implications for closed-loop DBS therapy strategies.
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.