NeuralCipher Araştırma özeti
Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by
Yerel alan potansiyellerinden, nörokimyasallardan, cilt iletkenliğinden ve hormon konsantrasyonlarından işaretleyiciler, nöropsikiyatrik ve hareket bozukluklarının tedavisinde Derin Beyin Stimülasyonu (DBS) terapisindeki döngüyü kapatmanın bir yolu olarak önerilmiştir. Periferik sinyallere dayalı kapalı döngülü bir DBS denetleyicisi geliştirmek şunları gerektirir: (i) bir biyobelirteçin periferik sinyal varyasyonlarının altında yatan kaynak sinirsel uyaranlardan kurtarılması; (ii) biyobelirteçten gözlemlenmemiş bir beyin veya merkezi sinir sistemi ile ilgili durum değişkeninin tahmini. Durum değişkeni uygulamaya özgüdür. Depresyon veya travma sonrası stres bozukluğu durumunda duygu ile ilgilidir ve Parkinson veya esansiyel titreme için hareketle ilgilidir. DBS döngüsünün nöropsikiyatrik bozukluklarda kapatılması için cilt iletkenlik ölçümlerinden sempatik uyarılmanın tahminine dayanan bir yöntem sunuyoruz. Deri iletkenliğini seyrek iyileşmeyi kullanan bir optimizasyon formülasyonu ile dezenfekte ediyoruz ve ter bezlerini uyaran sempatik sinir liflerinden nöral uyarılar elde ediyoruz. Bu dekonvolution'ı seyrek nöral uyaranları iyileştiren ve fizyolojik sistem parametrelerini aynı anda tahmin eden iki aşamalı bir koordinat alçalma prosedürü ile gerçekleştiriyoruz. Daha sonra, gözlemlenmemiş bir sempatik uyarılma durumunu, bu sinirsel dürtülerin meydana gelme olasılığıyla ilişkilendiriyoruz ve tahmin için bir Beklenti-Maksimizasyon çerçevesi içinde Bayesian filtrelemesini kullanıyoruz. Yöntemimizi, vücut ısısı, cilt iletkenliği ve kalp hızı dahil olmak üzere periferik sinyal değişiklikleri üzerindeki farklı stres türlerinin etkisini inceleyen halka açık bir veri kümesi üzerinde değerlendiriyoruz. Bilişsel görevler sırasında, gevşeme sırasında çok daha düşük seviyelerde olduğu gibi, yüksek derecede uyarılma tahmin edilmektedir. Sonuçlar, cilt iletkenliği sinyal varyasyonlarının altında yatan nöral aktiviteden psikolojik uyarılmayı çözme yeteneğini göstermektedir. Sinirsel uyaranları kurtarmadan, cilt iletkenliğini kullanarak duyguyla ilgili bir beyin durumunu çözmeye kadar olan tam boru hattı, kapalı döngülü bir DBS denetleyicisinin nihai olarak gerçekleştirilmesi için umut verici bir metodoloji sunar. Kapalı döngü DBS tedavisi ayrıca gereksiz güç tüketimini azaltmaya ve terapötik kazanımları iyileştirmeye yardımcı olacaktır.
Özgün kaynak özetini okuyun
Markers from local field potentials, neurochemicals, skin conductance, and hormone concentrations have been proposed as a means of closing the loop in Deep Brain Stimulation (DBS) therapy for treating neuropsychiatric and movement disorders. Developing a closed-loop DBS controller based on peripheral signals would require: (i) the recovery of a biomarker from the source neural stimuli underlying the peripheral signal variations; (ii) the estimation of an unobserved brain or central nervous system related state variable from the biomarker. The state variable is application-specific. It is emotion-related in the case of depression or post-traumatic stress disorder, and movement-related for Parkinson's or essential tremor. We present a method for closing the DBS loop in neuropsychiatric disorders based on the estimation of sympathetic arousal from skin conductance measurements. We deconvolve skin conductance via an optimization formulation utilizing sparse recovery and obtain neural impulses from sympathetic nerve fibers stimulating the sweat glands. We perform this deconvolution via a two-step coordinate descent procedure that recovers the sparse neural stimuli and estimates physiological system parameters simultaneously. We next relate an unobserved sympathetic arousal state to the probability that these neural impulses occur and use Bayesian filtering within an Expectation-Maximization framework for estimation. We evaluate our method on a publicly available data-set examining the effect of different types of stress on peripheral signal changes including body temperature, skin conductance and heart rate. A high degree of arousal is estimated during cognitive tasks, as are much lower levels during relaxation. The results demonstrate the ability to decode psychological arousal from neural activity underlying skin conductance signal variations. The complete pipeline from recovering neural stimuli to decoding an emotion-related brain state using skin conductance presents a promising methodology for the ultimate realization of a closed-loop DBS controller. Closed-loop DBS treatment would additionally help reduce unnecessary power consumption and improve therapeutic gains.
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.