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生物学 - bs-bs-分子 - 细胞开发 -
生物科学系主修的许多学生都利用了北卡罗来纳州州立大学提供的奖学金和荣誉计划，包括大学荣誉计划和大学学者计划。此外，我们还提供基于学科的生物科学本科荣誉计划（DBS荣誉计划）。DBS荣誉计划要求学生设计一个具有挑战性的高级研究计划，包括八个学分的生物学课程和至少两个学期的研究或教学奖学金。参与者撰写荣誉论文，并必须在当地，地区或全国会议上介绍学术工作。加入DBS荣誉计划的邀请将在秋季和春季学期的前三周发送。在北卡罗来纳州州立大学完成30-65个学时后，生物科学系的任何专业的学生都将获得3.60的总体GPA，将收到邀请参加DBS荣誉计划；在北卡罗来纳州州立大学（NC State）在15个学分中获得总GPA的任何专业的学生的转学学生也将收到邀请。
功能区域图像重建在利用丘脑底核-深部脑刺激治疗帕金森病的编程中的新应用
必须根据每位患者的临床表现进行量身定制。许多因素都有助于取得积极的 DBS 效果，包括精心选择患者、放置导线和有效编程（6）。只有 DBS 编程可以在患者植入后进行修改，因此，DBS 编程在改善临床结果方面起着至关重要的作用（7）。尽管如此，30 年来，编程一直是一个手动且耗时的过程，需要训练有素且经验丰富的临床医生才能使每位患者获得最大的治疗效果（8、9）。在随访期间通常会组织其他课程来处理刺激引起的副作用（例如，言语问题和刺激引起的运动障碍）或潜在帕金森病的恶化。虽然这些重新编程课程的效用已得到充分证实，但尚无指导方针，而且大多数这些变化依赖于少数开放标签研究的结果（10-12）。事实上，尽管DBS已应用近三十年，但目前仍缺乏系统的编程协议，导致刺激调整不一致且效率低下，以及患者多次或不必要的就诊。本中心利用图像重建技术重建核和电极，并以此指导编程，取得了满意的效果。
在自由活动的特发性震颤患者中完全植入自适应深部脑刺激
摘要。目的 — 深部脑刺激 (DBS) 是一种安全且成熟的治疗特发性震颤 (ET) 和其他几种运动障碍的方法。改进 DBS 疗法的一种方法是自适应 DBS (aDBS)，其中刺激参数根据来自外部或植入传感器的生物反馈实时调节。之前测试的系统由于要求患者持续佩戴必要的传感器或处理设备以及隐私和安全问题而无法实现转化。方法 — 我们设计并实施了一个可转化的训练数据收集系统，用于完全植入的 aDBS。本研究招募了两名患者，他们在 M1 的手部长期植入脑皮层电图条带，并在同侧丘脑腹侧中间核植入 DBS 探针以治疗 ET。使用可转化的分布式训练程序进行训练，与以前的研究相比，对数据收集的控制程度大大提高。使用该系统训练了一个线性分类器，偏向于根据临床考虑激活刺激。主要结果 — 临床相关的平均假阴性率，定义为刺激下降到 1 以下的时间分数
伏隔核深部脑刺激治疗难治性阿片类药物使用障碍的安全性和可行性临床试验
目的 2021 年美国有超过 107,000 人因药物过量死亡，创历史新高。尽管行为和药物治疗取得了进展，但超过 50% 接受阿片类药物使用障碍 (OUD) 治疗的患者会出现药物使用复发。鉴于 OUD 和其他物质使用障碍 (SUD) 的普遍性、药物使用复发率高以及药物过量死亡人数多，迫切需要新的治疗策略。本研究的目的是评估针对伏隔核 (NAc)/腹侧囊 (VC) 的深部脑刺激 (DBS) 的安全性和可行性，以及对治疗难治性 OUD 患者预后的潜在影响。方法 在长期治疗难治性 OUD（以及其他同时发生的 SUD）并在 NAc/VC 接受 DBS 的参与者中进行了一项前瞻性、开放标签、单组研究。主要研究终点是安全性；次要/探索性结果包括整个随访和 18 FDG-PET 神经影像学中的阿片类药物和其他物质使用、物质渴求和情绪症状。结果 共招募了四名男性参与者，他们都对 DBS 手术耐受良好，没有严重不良事件 (AE) 且没有设备或刺激相关的 AE。两名参与者分别完全戒除物质 > 1150 天和 > 520 天，DBS 后物质渴求、焦虑和抑郁显著减少。一名参与者在 DBS 后出现药物使用复发，频率和严重程度降低。一名参与者因不遵守治疗要求和研究方案而被移除 DBS 系统。18 FDG-PET 神经影像学显示，仅持续戒除的参与者的额叶区域葡萄糖代谢增加。结论 NAc/VC 的 DBS 是安全、可行的，并且可能减少治疗无效的 OUD 患者的物质使用、渴望和情绪症状。一项针对更大患者群体的随机、假对照试验正在启动中。
深部脑刺激自动轨迹规划的帕累托前沿与加权和
摘要。深部脑刺激 (DBS) 的术前路径规划是一个多目标优化问题，即在多个放置约束之间寻找最佳折衷点。它的自动化通常通过使用聚合方法将问题转变为单目标来解决。然而，尽管这种方法很直观，但它以无法找到所有最优解而闻名。在本文中，我们引入了一种基于多目标优势的 DBS 路径规划方法。我们将它与经典的多个约束的聚合加权和以及由神经外科医生对 14 个 DBS 病例进行的回顾性研究的手动规划进行了比较。结果表明，基于优势的方法优于手动规划，并且与传统的加权和方法相比，它涵盖了更多相关的最佳切入点选择，因为传统的加权和方法会丢弃外科医生可能喜欢的有趣解决方案。
软件定义的可植入模块化平台（...
抽象上下文。对啮齿动物的长期深度脑刺激（DBS）研究对于该领域的研究进度至关重要。但是，大多数刺激装置都需要夹克或大型头部安装系统，这些系统严重影响流动性和一般福利影响动物的行为。目标。开发一种临床前神经刺激植入系统，用于小动物模型中的长期DBS研究。方法。我们提出了一种称为软件定义的植入式平台（Stella）的低成本双通道DBS植入物，其印刷电路板尺寸为Ø13×3.3毫米，重量为0.6 g，当前消耗为7.6 µ µA/3.1 V，结合了一种基于环氧树脂的包装方法。主要结果。Stella提供具有广泛使用的商业电极的电荷平衡和可配置的电流脉冲。在体外研究表明，使用CR1225电池表明至少12周无错误的刺激，但我们的计算预测使用CR2032的电池寿命最多为3年。在成年大鼠中对丘脑下核的DBS的示例性应用表明，在42天内，完全植入的Stella神经刺激剂在42天内耐受良好的耐受性，而没有相关的术后阶段相关压力，从而导致正常动物行为。封装，功能的外部控制和监视被证明是可行的。用标准参数刺激通过丘脑下神经元引起C-FOS表达，证明了Stella的生物活性功能。意义。所有硬件，软件和其他材料均可在开源许可下获得。我们开发了一种完全可植入的，可扩展和可靠的DBS设备，该设备满足了在自由移动的啮齿动物疾病模型中对DB的反向转化研究的迫切需求，包括敏感的行为实验。因此，我们根据“人道实验技术的原理” - 替代，减少和精致（3R）添加了一项重要的动物研究技术。
对Gliomas中BRAFV600E抑制的反应和抵抗力：前方的障碍？
深脑刺激（DBS）是针对众多神经系统疾病的患者的一种治疗方法，包括帕金森氏病[1-4]，必需震颤[5-7]和肌张力障碍[8-11] [8-11]，药物治疗不足。护理标准目前以连续的方式提供DBS，而无需自动反馈以根据不断变化的运动标志调整治疗。最近的工作集中在自适应DBS（ADB）的发展上，在这种发展中，刺激是针对患者临床状态的生物标志物进行调节的[12]。神经生理生物标志物，例如从DBS铅记录的局部局部场电位（LFP）的信号特性，经常被提议作为ADBS系统的反馈信号[13,14]。例如，从丘脑下核（STN）记录的β范围（13-30 Hz）振荡与帕金森氏病的症状相关[13]，并且成功实施了β波段功率作为基于实验室的ADB实施的控制信号[15-17]。在宫颈肌张力障碍中使用较低的频带（4-12 Hz）在宫颈肌张力障碍（GP）[18]中试用了类似的范例。因此，使用皮质下LFP生物标志物成功应用ADB是依赖于神经信号的准确感测，尤其是在感兴趣的频带中。
线性预测方法分离帕金森病动物模型中的场电位
帕金森病 (PD) 会导致运动和认知障碍。PD 可能导致皮层和皮层下大脑活动的深刻变化，这可以通过脑电图或颅内局部场电位 (LFP) 记录来测量。此类信号可以自适应地指导深部脑刺激 (DBS) 作为 PD 治疗的一部分。但是，自适应 DBS 需要根据实时监测和分析来识别神经元活动的触发因素。当前的方法并不总能识别与 PD 相关的信号，并且可能会造成延迟。我们测试了一种基于线性预测编码 (LPC) 的替代方法，该方法将自回归 (AR) 模型拟合到时间序列数据。这些 AR 模型的参数可以通过快速算法实时计算。我们比较了多巴胺耗竭的 PD 动物模型中纹状体的 LFP，这些模型中有无多巴胺前体左旋多巴存在，左旋多巴用于治疗 PD 的运动症状。我们表明，在多巴胺耗竭的小鼠中，仅通过 1 kHz 的 LFP 采样 1 分钟获得的以单个 LPC 参数为特征的一阶 AR 模型可以区分左旋多巴治疗小鼠和盐水治疗小鼠，并且优于当前方法。这表明 LPC 可能有助于实时在线分析神经信号以指导 DBS，并可能有助于基于 DBS 的 PD 治疗。
lncs 4191-通过基于扩散张量的电场模型预测深脑刺激的影响
摘要。深脑刺激（DBS）是一种用于治疗运动障碍的既定疗法，并且显示出有望治疗多种其他神经系统疾病的结果。，对DBS的作用机理或刺激造成的脑组织的体积知之甚少。我们开发了使用解剖学和扩散张量MRI（DTI）数据来预测DBS激活的组织（VTA）的方法。我们将成像数据与大脑的详细有限元模型共同注册，并刺激电极以解剖和电气准确地预测刺激的扩散。模型的一个关键组成部分是DTI张量字段，用于表示三维各向异性和不均匀的组织电导率。使用该系统，我们能够融合结构和功能信息，以研究用于治疗帕金森氏病（PD）的丘脑下核的相关临床概率：DB。我们的结果表明，与同质性的各向同性组织体积相比，在我们的模型中包含张量范围会导致VTA的大小和形状的显着差异。这些差异的宏观与刺激电压成正比。我们的模型预测是通过比较预测的活化的扩散与观察到的PD患者眼动神经刺激的影响的传播来验证的。反过来，脑的3D组织电性能在调节DBS产生的神经激活的扩散中起着重要作用。