NeuralCipher Araştırma özeti
Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by
Farklı durumlara tepki olarak hareketlenmeyi başlatma ve durdurma yeteneği, memelilerde vazgeçilmez bir hayatta kalma stratejisidir. Memeli lokomosyonu, özellikle orta beyin lokomotor bölgesinin uyarılmasıyla daha yüksek merkezler tarafından modüle edilen omurilikteki merkezi desen jeneratörleri tarafından kontrol edilir. Orta beyin lokomotor bölgesi, her biri hayvanlarda farklı rollere sahip olan pedunculopontin çekirdeği ve çivi yazısı çekirdeğinden oluşur. Cuneiform çekirdeğinin optogenetik aktivasyonu, hareketlenme faaliyetlerini arttırırken, pedunculopontin çekirdeğinin aktivasyonu onları azaltır. Parkinson hastalığı gibi nörolojik bozukluklarda, hastalar "yürüme niyetine rağmen ayakların ileri ilerlemesinde kısa, epizodik bir eksiklik veya belirgin bir azalma" olarak tanımlanan yürüyüş donması da dahil olmak üzere rahatsız edici hareket kontrolleri sergilerler. Ancak, yürüyüş donmasının ayrıntıları ve patofizyolojik mekanizmaları belirsizliğini koruyor.MetodlarBu çalışmada, iki boyutlu bir sapus iskeleti kullanarak yürüyüşün dondurulmasının altında yatan mekanizmaları aydınlatmayı amaçladık. Bu model, yedi bağlantı ve 18 kasın yanı sıra beyin sapı ve omurilik de dahil olmak üzere bir sinir sisteminden oluşuyordu. Normal bir durum modeli geliştirdik ve daha sonra yürümenin ilk 3 s sırasında pedunculopontin çekirdeği ve çivi yazısı çekirdeğinin parametrelerini değiştirerek anormal beyin sapı aktivitesinin bir modelini türettik.SonuçlarNormal modeller standart genetik algoritmalar kullanarak iç parametre optimizasyonunu takiben başarılı bir şekilde yürüdü. Anormal bir modelde, 40.000 parametre seti arasında 156 yürüyüş olayının dondurulması, yürüyüş tanımlama algoritmasının dondurulmasıyla tespit edildi. Hiyerarşik küme analizi, pedunculopontin çekirdeği ve çivi yazısı çekirdeği aktivitesinin yoğunluklarına dayanarak dört parametre kümesi tanımladı, yürüyüş olaylarının dondurulması sırasında fizyolojik hareket tiplerinde farklılaştı.Sonuçlarımız, pedunculopontin çekirdeğinin ve çivi yazısı çekirdeği faaliyetlerinin, gaitin dondurulması ve farklı modifikasyonların gözlemlenebileceğini göstermektedir. Modellerimiz, yürüyüşün dondurulmasının patofizyolojik mekanizmalarını anlamak için ilgili içgörüler sağlayabilir ve yürüyüş alt tiplerinin dondurulmasının sınıflandırılmasına yardımcı olması beklenir.
Özgün kaynak özetini okuyun
BackgroundThe ability to start and stop locomotion in response to different situations is an essential survival strategy in mammals. Mammalian locomotion is controlled by central pattern generators in the spinal cord, which are modulated by higher centers, particularly by the stimulation of the midbrain locomotor region. The midbrain locomotor region consists of the pedunculopontine nucleus and cuneiform nucleus, each having different roles in animals. Optogenetic activation of the cuneiform nucleus increases locomotion activities, whereas that of pedunculopontine nucleus decreases them. In neurological disorders such as Parkinson's disease, patients exhibit disturbed locomotion controls, including freezing of gait, which is defined as "a brief, episodic absence or marked reduction in the forward progression of the feet despite the intention to walk." However, the details and pathophysiological mechanisms of freezing of gait remain unclear.MethodsIn this study, we aimed to elucidate the mechanisms underlying freezing of gait using a two-dimensional neuromusculoskeletal model fixed on the sagittal plane. This model consisted of a body with seven links and 18 muscles as well as a neural system including the brainstem and spinal cord. We developed a normal condition model and then derived a model of abnormal brainstem activity by modifying the parameters of the pedunculopontine nucleus and cuneiform nucleus during the initial 3 s of walking.ResultsThe normal models walked successfully following internal parameter optimization using standard genetic algorithms. In an abnormal model, 156 freezing of gait events were detected among 40,000 parameter sets using a freezing of gait-identifying algorithm. Hierarchical cluster analysis identified four clusters of parameters, based on the intensities of the pedunculopontine nucleus and cuneiform nucleus activity, differentiated in physiological movement types during freezing of gait events that were similar to the clinical classification types of freezing of gait.ConclusionsOur results indicate that pedunculopontine nucleus and cuneiform nucleus activities could be linked with freezing of gait and that different modifications of those activities could generate observed freezing of gait subtypes. Our models can provide insights relevant for understanding the pathophysiological mechanisms of freezing of gait and are expected to assist in the classification of freezing of gait subtypes.
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.