经颅磁刺激 (TMS) 是一种调节人类大脑活动和行为的非侵入性方法。然而,刺激效果在不同研究和个体之间差异很大,从而限制了 TMS 在研究或临床环境中的大规模应用。我们发现低频刺激对感觉和认知大脑区域的功能连接有相反的影响。生物物理建模随后确定了这些区域特定效应背后的神经机制。刺激额叶皮质会降低局部抑制并破坏前馈和反馈连接。相反,相同的刺激会增加局部抑制并增强枕叶皮质的前向信号传导。最后,我们将功能整合确定为一个宏观网络参数,以预测刺激对个体受试者的区域特定影响。总之,我们揭示了 TMS 调节如何关键地依赖于目标区域的连接特性,并提出了一种成像标记来提高非侵入性脑刺激对研究和临床应用的灵敏度。
经颅磁刺激(TMS)是一种非侵入性神经刺激技术,越来越多地用于治疗神经精神疾病和神经科学研究。由于大脑的复杂结构和受试者之间的电导率变化,对TMS的受试者特异性大脑区域的鉴定对于提高治疗功效和了解治疗反应的机制很重要。数值计算已用于估计脑组织中TMS刺激的电场(E-FIELD)。,但是相对长的计算时间限制了这种方法的应用。在本文中,我们提出了一种基于深神经网络的方法,通过使用名为3D-msre-Sunet和多模式成像数据的神经网络体系结构来加快全脑电子场地的估计。3D-MSResunet网络集成了3D U-NET体系结构,残差模块和结合多尺度特征图的机制。它是使用具有有限元方法(FEM)的E-Field和扩散磁共振成像(MRI)基于各向异性量电导率或解剖图像的大型数据集(FEM)训练的。使用几个评估指标以及成像方式和线圈的不同组合评估3D-MSResunet的性能。实验结果表明,3D-MSResunet的输出电子田提供了可靠的估计由最先进的FEM方法估计的电子场的估计,预测时间大幅下降至约0.24秒。因此,这项研究表明,神经网络是加速对TMS靶向的E-Field预测的潜在有用的工具。
临床语言学:清醒手术,退化,脑感染,中风,评估,心理语言学:名词/动词,语义,语义,语义,形态学,单词网络,单词网络,自发性语音大脑映射:DES,TMS,TMS,TMS,TDC,MRI,MRI,TRACTACHISPOHING,MRI,TRACTSHOPHISS STICLACHISS SEASSICS ASSICENT SERVENSER/NEPRESSISS助理教授/高级教授(NERERISISISS)20 20 20 20计划协调员,荷兰欧洲临床语言学大学欧洲硕士,2017 - 2018年2017 - 2018年,博士后客座学者(认知科学)约翰·霍普金斯大学,美国2015-2018博士后大西洋学院(全球脑健康研究所),美国爱尔兰大学弗朗西斯科大学 - 美国弗朗西斯科大学,美国弗朗西斯科大学,语言学)西班牙巴塞罗那自治大学
图1(a)研究访问。(b)使用Sigmoidal拟合(D)示意图(d)在DLPFC中的九个区域(ROI)和LPC中的八个ROI的单个试验(C)设置大小的任务示意图,用作潜在的TMS目标(颜色代表与哈佛牛津的颜色不同)。(e)结合DWI和fMRI的靶向方法的例证。(f)用于定义刺激目标并在每个TMS访问上输入的随机表。(g)。RTMS参数RTMS参数
本月度报告由 Thorney Management Services Pty Ltd (TMS) ABN 88 164 880 148、AFSL 444369 编制。TMS 是 Thorney Technologies Ltd(TEK 或公司)ACN 096 782 188 的投资经理。它仅供参考,并非旨在为您提供财务建议或考虑您的目标、财务状况或需求。您应与财务顾问一起考虑这些信息是否适合您的情况。此信息不构成购买或出售公司证券的要约、邀请、招揽或建议。在法律允许的范围内,对于因依赖此信息而造成的任何损失或损害,我们概不负责。本出版物中对证券的引用仅供说明之用,并非建议,公司目前可能持有或可能不持有这些证券。过去的表现并不代表未来的表现。我们认为此信息在编制时是准确的,并且是善意提供的。 Thorney Investment Group(Thorney Investment Group Australia Limited ABN 37 117 488 892 及其子公司,包括 TMS)和本公司均不保证本公司的业绩或投资者资本的回报。
毫米级无电池硬膜外皮质刺激器 Joshua E. Woods 1,& , Amanda L. Singer 1,2,& , Fatima Alrashdan 1 , Wendy Tan 1 , Chunfeng Tan 3 , Sunil A. Sheth 3 , Sameer A. Sheth 4 , Jacob T. Robinson 1,2,5,6,7 * 1 莱斯大学电气与计算机工程系,6100 Main St, Houston, TX, 77005 2 Motif Neurotech,702 Marshall St, Houston, TX, 77006 3 UTHealth McGovern 医学院神经内科,6431 Fannin St, Houston, TX, 77030 4 贝勒医学院神经外科系,1 Baylor Plaza, Houston, TX, 77030 5 莱斯大学生物工程系, 6100 Main St,休斯顿,德克萨斯州,77005 6 莱斯大学应用物理学项目,6100 Main St,休斯顿,德克萨斯州,77005 7 贝勒医学院神经科学系,1 Baylor Plaza,休斯顿,德克萨斯州,77030 & 这些作者贡献相同 * 通讯作者,jtrobinson@rice.edu 摘要 难治性神经和精神疾病越来越多地使用植入式神经调节装置进行脑刺激疗法治疗。然而,目前市售的刺激系统受到对植入式脉冲发生器和有线电源的需求的限制;这种架构的复杂性会产生多个故障点,包括导线断裂、移位和感染。实现微创方法可以增加获得这些疗法的机会。在这里,我们展示了第一个毫米大小的无导线脑刺激器,用于大型动物和人类受试者。这种数字化可编程的超脑治疗装置 (DOT) 宽度约为 1 厘米,但可以通过硬脑膜产生足够的能量来按需刺激皮质活动。这种极端的小型化是使用最近开发的磁电无线电力传输实现的,它使我们能够达到刺激大脑表面所需的功率水平,而无需直接接触皮质表面。这种外部供电的皮质刺激 (XCS) 开启了简单的微创外科手术的可能性,可以通过永不接触大脑表面的微型植入物实现精确、持久和在家的神经调节。当药物无效、效果不佳或产生无法忍受的副作用时,患者和临床医生越来越多地转向神经调节来寻求有效的治疗方法。对于帕金森病 (PD) 和特发性震颤 (ET),深部脑刺激是治疗震颤 1 和其他症状 2 的标准治疗方法。对于重度抑郁症 (MDD) 和强迫症 (OCD) 等精神健康问题,越来越多的共识认为,当药物无法提供充分治疗时,通过神经生理学调节特定大脑区域的活动可以提供一种有效的治疗方法 3 。经颅磁刺激 (TMS) 就是应用这种刺激的一种方法。TMS 可以使用 1-2 特斯拉的外部磁场 4 ,非侵入性地激活大脑表面几毫米到几厘米大小的小区域,并且已经在大量临床研究中成功用于治疗神经精神疾病。自 1998 年以来,使用 TMS 治疗神经精神疾病的临床试验数量呈指数级增长,翻倍时间约为 2.5 年 5 。根据这些临床试验的数据,FDA 已批准使用 TMS 治疗难治性抑郁症,并且如果患者对传统抗抑郁疗法无效,大多数保险公司都会报销多次临床治疗的费用 6 。还有有希望的数据表明,TMS 可用于治疗强迫症 7 、创伤后应激障碍 8 和阿尔茨海默病 9 。虽然 TMS 是一种经过临床验证的疗法,但这种疗法有两个主要局限性。首先,TMS 系统目前需要大约 3 MW 10 的大峰值功率,这意味着它们目前仅获准在诊所使用。因此,对于住得离 TMS 设施较远或无法从工作或其他生活中抽出时间接受日常 TMS 治疗的患者,无法使用 TMS。其次,每次治疗定位可能不精确,因为每次患者在诊所时都必须对准刺激器。虽然还有其他非侵入性脑刺激形式,如经颅直流刺激 (tDCS) 和经颅交流刺激 (tACS),但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用,可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强,而不会激活头皮中的神经,而头皮神经会产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激,持续激活大脑,但这些植入物需要复杂的外科手术,其成本和复杂性可能会限制患者的接受度。传统上,慢性刺激器的植入包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG),通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时,导线必须穿过头部和颈部,据报道,4% 至 15% 的植入导线会因频繁移动而发生导线移位和断裂 16,17 。或者,也可以将 IPG 植入颅骨中,这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此,这些类型的设备已成功用于根据这些临床试验的数据,FDA 已批准使用 TMS 治疗难治性抑郁症,并且如果患者对传统抗抑郁疗法无效,大多数保险公司会报销多次诊所治疗的费用 6。还有有希望的数据表明,TMS 可用于治疗强迫症 7、PTSD 8 和阿尔茨海默病 9。虽然 TMS 是一种经过临床验证的疗法,但这种疗法有两个主要局限性。首先,TMS 系统目前需要大约 3 MW 10 的大峰值功率,这意味着它们目前仅被批准用于诊所。因此,对于那些住得离 TMS 设施很远或无法抽出时间离开工作或其他生活活动来参加日常 TMS 治疗的患者来说,TMS 是无法使用的。其次,由于患者每次在诊所时都必须对准刺激器,因此每次治疗的定位可能不精确。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激,如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS),但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用,可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强,而不会激活头皮中的神经,而头皮神经会产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激,持续激活大脑,但这些植入物需要复杂的外科手术,其成本和复杂性会限制患者的采用。传统上,慢性刺激器的植入包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG),通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时,导线必须穿过头部和颈部,据报道,4% 至 15% 的植入导线因频繁移动而导致导线移位和断裂 16,17 。或者,也可以将 IPG 植入颅骨中,这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此,这些类型的装置已成功用于根据这些临床试验的数据,FDA 已批准使用 TMS 治疗难治性抑郁症,并且如果患者对传统抗抑郁疗法无效,大多数保险公司会报销多次诊所治疗的费用 6。还有有希望的数据表明,TMS 可用于治疗强迫症 7、PTSD 8 和阿尔茨海默病 9。虽然 TMS 是一种经过临床验证的疗法,但这种疗法有两个主要局限性。首先,TMS 系统目前需要大约 3 MW 10 的大峰值功率,这意味着它们目前仅被批准用于诊所。因此,对于那些住得离 TMS 设施很远或无法抽出时间离开工作或其他生活活动来参加日常 TMS 治疗的患者来说,TMS 是无法使用的。其次,由于患者每次在诊所时都必须对准刺激器,因此每次治疗的定位可能不精确。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激,如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS),但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用,可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强,而不会激活头皮中的神经,而头皮神经会产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激,持续激活大脑,但这些植入物需要复杂的外科手术,其成本和复杂性会限制患者的采用。传统上,慢性刺激器的植入包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG),通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时,导线必须穿过头部和颈部,据报道,4% 至 15% 的植入导线因频繁移动而导致导线移位和断裂 16,17 。或者,也可以将 IPG 植入颅骨中,这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此,这些类型的装置已成功用于每次治疗定位可能不精确,因为患者每次去诊所时都必须对准刺激器。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激,如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS),但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用,可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强,而不会激活头皮中的神经,从而产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激,持续激活大脑,但这些植入物需要复杂的外科手术,其成本和复杂性可能会限制患者的采用。慢性刺激器的植入传统上包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG),并通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时,导线必须穿过头部和颈部,频繁移动会导致导线移位和断裂,据报道,植入导线中有 4% 至 15% 会发生这种情况 16,17 。或者,也可以将 IPG 植入颅骨中,这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此,这些类型的设备已成功用于每次治疗定位可能不精确,因为患者每次去诊所时都必须对准刺激器。虽然还有其他非侵入性形式的脑刺激,如经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS),但没有一种家用神经刺激技术得到广泛使用,可能是因为非侵入性电刺激器产生的电场无法达到直接激活大脑区域所需的场强,而不会激活头皮中的神经,从而产生疼痛的副作用 11 。植入式刺激器可以提供精确的电刺激,持续激活大脑,但这些植入物需要复杂的外科手术,其成本和复杂性可能会限制患者的采用。慢性刺激器的植入传统上包括由电池供电的植入式脉冲发生器 (IPG),并通过电线连接到刺激部位 12–15 。当 IPG 植入胸部时,导线必须穿过头部和颈部,频繁移动会导致导线移位和断裂,据报道,植入导线中有 4% 至 15% 会发生这种情况 16,17 。或者,也可以将 IPG 植入颅骨中,这需要患者接受开颅手术 18,19 。尽管如此,这些类型的设备已成功用于
作者声明了潜在的竞争利益,如下所示:DV是AMPA Health的联合创始人,并拥有AMPA Health和ARC Health Partners的权益。BM受友好健康组和AMPA健康的雇用。AE由Neurostim TMS中心使用。AD受AMPA Health的使用。NW受神经TMS中心的使用,并拥有ARC Health Partners和AMPA Health的权益。FVR已获得幼苗基金会,CIHR和Brain Canada的支持。他是卑诗省精神分裂症协会董事会的志愿主任,他已获得Magventure的实物设备支持,以供研究人员发起的研究。JD已获得美国国立卫生研究院(NIH),加拿大卫生研究院(CIHR),Brain Canada和安大略省大脑学院的赠款支持。 他已经获得了Magventure的实物设备支持,以进行研究人员发起的研究。 他还收到了TMS Neuro Solutions和ARC Health Partners的咨询费。 他是AMPA Health的联合创始人,并拥有AMPA Health和ARC Health Partners的权益。JD已获得美国国立卫生研究院(NIH),加拿大卫生研究院(CIHR),Brain Canada和安大略省大脑学院的赠款支持。他已经获得了Magventure的实物设备支持,以进行研究人员发起的研究。他还收到了TMS Neuro Solutions和ARC Health Partners的咨询费。他是AMPA Health的联合创始人,并拥有AMPA Health和ARC Health Partners的权益。
Richard G. Hoagland:因在断裂力学和多种材料变形和断裂位错机制的原子建模方面做出的杰出贡献而获奖。Hoagland 说道:“这真是了不起!如果我做了什么值得获得这种认可的事情,那是因为我有同事和导师的支持,以及任何人都希望得到的最好的学生和博士后的帮助。其中一些是 TMS 研究员校友。但其他许多人现在或曾经在巴特尔、俄亥俄州立大学、麦克马斯特大学、华盛顿州立大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室等地方工作。TMS 会议对我来说很重要,因为它们提供了一个论坛,让我可以再次见到这些朋友,与他们和其他人交流新成果并学习新事物。而学习就是一切的意义所在,不是吗?”
Richard G. Hoagland:因在断裂力学和多种材料变形和断裂位错机制的原子建模方面做出的杰出贡献而获奖。Hoagland 表示:“这真是了不起!如果我做了什么值得获得这一认可的事情,那是因为我有同事和导师的支持,以及任何人都希望得到的最好的学生和博士后的帮助。其中一些是 TMS 研究员校友。但其他许多人现在或曾经在巴特尔、俄亥俄州立大学、麦克马斯特大学、华盛顿州立大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室等地方工作。TMS 会议对我来说很重要,因为它们提供了一个论坛,让我可以再次见到这些朋友,与他们和其他人交流新成果并学习新事物。而学习就是一切的意义所在,不是吗?”