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 için etkili bir tedavidir; Bununla birlikte, stimülasyona yanıt olarak hangi subtalamik yolların işe alındığı konusunda sınırlı bir anlayış vardır. Burada, uyaran dalga formunun polaritesine odaklanarak (katodik anodik karşı), amacımız insan beynindeki elektriksel uyarımın altında yatan biyofiziksel mekanizmaları aydınlatmaktı. Klinik çalışmalarda, katodik uyarım daha kolay davranışsal tepkileri tetikler, ancak anodik DBS terapötik pencereyi genişletir. Bu, uyaran polaritesine bağlı olarak tercihen yanıt veren sinir yollarının olduğunu düşündürmektedir. Katodik ve anodik subtalamik çekirdek (STN) DBS sırasında terapötik olarak ilgili yolların aktivasyonunu deneysel olarak karşılaştırmak için, yol aktivasyonu, DBS implantasyonu geçiren 15 Parkinson hastalığında antidromik veya ortodromik aktivasyondan kaynaklanan uyarılmış potansiyelleri ölçerek nicelleştirildi. Kortikal uyarılmış potansiyeller (cEP'ler) subdural elektrokortikografi kullanılarak kaydedildi, DBS lokal uyarılmış potansiyeller (DLEP'ler) uyarılmayan temaslardan kaydedildi ve elektromiyografi aktivitesi kol ve yüz kaslarından kaydedildi. Daha önce kortiko-STN hiperdirekt yolunun aktivasyonunu yansıttığı gösterilen kısa gecikmeli cEP'in genliğini ölçtük, (ii) STN-globus pallidus (GP) yolunun aktivasyonunu yansıttığı düşünülen DLEP genliği ve (iii) çok kısa gecikmeli cEP'lerin genlikleri ve motor uyarılmış kortikospinal / bulbar kanalının (CSBT) aktivasyonu için potansiyeller. Farklı uyarım polariteleri için uyarılabilirliği karşılaştırmak için her EP / pathway için işe alım ve güçlendirme eğrileri inşa ettik. Deneysel verileri en gelişmiş DBS hesaplama modelleriyle karşılaştırdık. Sonuçlarımız, subkortikal katodik ve anodik stimülasyonun STN bölgesindeki aynı yolları aktive ettiğine ve katodik stimülasyonun genel olarak daha verimli olduğuna dair deneysel kanıtlar sunmaktadır. Bununla birlikte, göreceli verimlilik farklı yollar için değişir, böylece anodik uyarım CSBT'yi aktive etmede en az verimli, hiperdirekt yolu aktive etmede daha verimli ve STN-GP yolunu aktive etmede katodik kadar verimlidir. Deneylerimiz, merkezi sinir sistemindeki nöral aktivasyonlarla ilgili biyofiziksel model tahminlerini doğrular ve uyaran polaritesinin aksonları, terminal sinapsları ve yerel nöronları geçme üzerinde farklı etkileri olduğuna dair kanıtlar sağlar. Deneysel sonuçların klinik DBS çalışmaları ile karşılaştırılması, hiperdirekt yolun DBS'nin terapötik mekanizmalarına dahil olabileceğine dair daha fazla kanıt sağlar.
Özgün kaynak özetini okuyun
Deep brain stimulation (DBS) is an effective treatment for Parkinson's disease; however, there is limited understanding of which subthalamic pathways are recruited in response to stimulation. Here, by focusing on the polarity of the stimulus waveform (cathodic versus anodic), our goal was to elucidate biophysical mechanisms that underlie electrical stimulation in the human brain. In clinical studies, cathodic stimulation more easily triggers behavioural responses, but anodic DBS broadens the therapeutic window. This suggests that neural pathways involved respond preferentially depending on stimulus polarity. To experimentally compare the activation of therapeutically relevant pathways during cathodic and anodic subthalamic nucleus (STN) DBS, pathway activation was quantified by measuring evoked potentials resulting from antidromic or orthodromic activation in 15 Parkinson's disease patients undergoing DBS implantation. Cortical evoked potentials (cEPs) were recorded using subdural electrocorticography, DBS local evoked potentials (DLEPs) were recorded from non-stimulating contacts, and electromyography activity was recorded from arm and face muscles. We measured (i) the amplitude of short-latency cEP, previously demonstrated to reflect activation of the cortico-STN hyperdirect pathway, (ii) DLEP amplitude thought to reflect activation of STN-globus pallidus (GP) pathway and (iii) amplitudes of very short-latency cEPs and motor evoked potentials for activation of corticospinal/bulbar tract (CSBT). We constructed recruitment and strength-duration curves for each EP/pathway to compare the excitability for different stimulation polarities. We compared experimental data with the most advanced DBS computational models. Our results provide experimental evidence that subcortical cathodic and anodic stimulation activate the same pathways in the STN region and that cathodic stimulation is in general more efficient. However, relative efficiency varies for different pathways so that anodic stimulation is the least efficient in activating CSBT, more efficient in activating the hyperdirect pathway and as efficient as cathodic in activating STN-GP pathway. Our experiments confirm biophysical model predictions regarding neural activations in the central nervous system and provide evidence that stimulus polarity has differential effects on passing axons, terminal synapses, and local neurons. Comparison of experimental results with clinical DBS studies provides further evidence that the hyperdirect pathway may be involved in the therapeutic mechanisms 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.