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丘脑底部而非苍白球深部脑刺激期间直接激活初级运动皮层
字数 22 摘要：247 23 引言：616 24 讨论：1770 25 26 利益冲突：JL Vitek 担任 Medtronic、Boston Scientific 和 Abbott 的顾问，27 担任外科信息科学科学顾问委员会成员。 28 29 资金来源：NIH NINDS：R01NS037019、R37NS077657、P50 NS098573 30 MnDRIVE（明尼苏达州发现、研究和创新经济）脑部疾病计划，31 Engdahl 家族基金会 32 33
利用复杂生物物理网络模型的活动模式来优化纹状体内深部脑刺激
在本研究中，我们开发了一个针对孤立纹状体的大规模生物物理网络模型，以通过使用网络产生的时空模式来优化潜在的纹状体内深部脑刺激，例如应用于强迫症。该模型使用改进的 Hodgkin-Huxley 小世界连接模型，而空间信息（即神经元的位置）是从详细的人体图谱中获得的。该模型产生将健康与病理状态区分开的神经元活动模式。使用三个指标来优化刺激方案的刺激频率、幅度和定位：整个网络的平均活动、腹侧纹状体区域的平均活动（使用模块化检测算法出现为定义的社区）以及整个网络活动的频谱。通过最小化上述指标与正常状态的偏差，我们指导深部脑刺激参数的位置、幅度和频率的优化。
致编辑的信
致编辑：我们饶有兴趣地阅读了 Freund 等人的研究。1（Freund BE、Greco E、Okromelidze L 等人。基于成像的丘脑前核深部脑刺激编程的临床结果。J Neurosurg。2022 年 9 月 9 日在线发表。doi:10.3171/2022.7.JNS221116）。作者发现，深部脑刺激器接触点与丘脑前核-乳头丘脑束 (ATN-MMT) 连接处的接近程度决定了深部脑刺激 (DBS) 对药物难治性癫痫的疗效。1 Freund 等人的研究。1 和文献中其他人的研究 2 具有重要意义，因为它们代表了对仅刺激宏观结构就足够的传统观点的一种背离。 3 基于 Freund 等人的研究结果，如果 DBS 接触点与 ATN-MMT 连接点的接近程度决定疗效 1 且 MMT 是 ATN 的主要输入，1,4 那么 ATN、MMT 和 ATN-MMT 连接点的功能完整性是否也决定疗效（图 1）？如果是，我们假设 ATN、MMT 和 ATN-MMT 连接点的功能完整性可用于选择接受 ATN-MMT DBS 治疗药物难治性癫痫的患者。可以使用功能性 MRI 等先进成像方式研究 ATN、MMT 和 ATN-MMT 连接点的功能完整性。5 Freund 等人和其他人的发现 1,2 为未来评估 DBS 在不同亚结构中的疗效的随机对照试验奠定了基础。
丘脑底核神经元局部场诱发电位中深部脑刺激伪影的噪声消除
本研究介绍了一种噪声消除技术，用于 MER 机器通过丘脑底核深部脑刺激/或刺激器 (STN-DBS) 在局部场电位 (LFP) 中进行电刺激获取的丘脑底核 (STN) 神经元微电极信号。我们提出了一种新方法，用于消除由不同于典型 LFP (低频电位) 信号的脉冲发生器触发的诱导刺激伪影。该方法经过处理和准确性测试，并计算用于体外状态的执行。结果表明，该方法可以很好地抑制刺激伪影。并且还在帕金森病 (PD) 受试者 (患者) 的体内状态下进行了测试。它用于处理从 PD 手术中收集的 LFP 信号，以初步探索 STN、DBS 参数 (刺激强度、刺激电压、频率和幅度脉冲宽度) 内 beta 波段同步变化的定量依赖性。研究结果表明，DBS 过程可以克服过度的β频率（30Hz）活动，并且随着 DBS 电流在 1-3V 范围内增加，刺激频率在 60-120Hz 范围内增加，减少程度也随之增加。该方法为探索诱导电刺激对帕金森脑活动的即时效果提供了科学研究和技术支持，并可作为未来技术的研究工具。
丘脑腹中间核的深部脑刺激可治疗特发性震颤，改善运动序列学习
Asanuma, C.、Thach, WT 和 Jones, EG (1983)。猴子丘脑腹侧区小脑末梢分布及其与其他传入末梢的关系。《脑研究评论》，5 (3)，237 – 265。https://doi.org/10.1016/0165-0173(83)90015-2 Behrens, TEJ、Johansen-Berg, H.、Woolrich, MW、Smith, SM、Wheeler-Kingshott, C.、Boulby, PA、Barker, GJ、Sillery, EL、Sheehan, K.、Ciccarelli, O.、Thompson, AJ、Brady, JM 和 Matthews, PM (2003)。使用扩散成像对人类丘脑和皮质之间的连接进行非侵入性映射。 Nature Neuroscience，6 (7)，750 – 757。https://doi.org/10.1038/nn1075 Benabid, AL, Pollak, P., Hoffmann, D., Gervason, C., Hommel, M., Perret, JE, de Rougemont, J., & Gao, DM (1991)。通过长期刺激丘脑腹侧中间核长期抑制震颤。The Lancet，337 (8738)，403 – 406。https://doi.org/10. 1016/0140-6736(91)91175-T Chen, H., Hua, SE, Smith, MA, & Lenz, FA (2006)。人类小脑丘脑破坏对伸手适应性控制的影响。大脑皮层，16 (10)，1462 – 1473。Chopra, A.、Klassen, BT 和 Stead, M. (2013)。深部脑刺激在治疗特发性震颤方面的当前临床应用。神经精神疾病和治疗，9，1859 – 1865。https://doi.org/10.2147/NDT.S32342 Crowell, AL、Ryapolova-Webb, ES、Ostrem, JL、Galifianakis, NB、Shimamoto, S.、Lim, DA 和 Starr, PA (2012)。运动障碍中感觉运动皮层振荡：皮层电图研究。 Brain , 135 (2), 615 – 630. https://doi.org/10.1093/brain/awr332 Cury, RG, Fraix, V., Castrioto, A., Perez Fernandez, M., Krack, P., Chabardes, S., Seigneuret, E., Benabid, A.-L., & Moro, E. (2017). 丘脑深部脑刺激治疗帕金森病震颤，基本
通过使用深部经颅磁刺激 (Deep TMS) 针对外侧或内侧前额叶皮层，寻求抑郁症的个性化治疗
为了获得个性化治疗的先验标记，反复试验法通常用于药物或其他抗抑郁治疗（5）。经颅磁刺激（TMS）是一种安全且耐受性良好的干预措施，已被广泛研究用于治疗重度抑郁症（MDD），有超过 150 项随机对照试验（RCT），并在许多荟萃分析中证实了其疗效（6）。值得注意的是，针对外侧前额叶皮质（LPFC）的 TMS 被认为是治疗难治性抑郁症的一种选择，使用 8 字形线圈的传统 TMS 和使用 H1 线圈协议的深部 TMS 均在大型多中心 RCT 之后获得 FDA 批准（7, 8）。经过这些治疗，25%–35% 的药物难治性抑郁症患者病情缓解（大部分无症状），另外 15%–25% 的患者有反应（症状减少超过 50%）（6）。同样，个性化医疗的先验标记尚未确定，而既定的 LPFC 刺激治疗模式可能无意中分散了对寻找替代有效靶点的注意力（9）。LPFC 只是在有效神经刺激治疗抑郁症的常见脑回路中确定的靶点之一（10），不同的靶点可能对治疗患有不同亚综合征（11）的患者更有效，这些亚综合征对应于不同的大脑活动功能障碍模式（4）。因此，针对其他大脑区域的刺激方案可能对某些患者有益。最近，内侧前额叶皮质（MPFC）以及前扣带皮层（ACC）被认为是深部 TMS 治疗 MDD 的有希望的替代靶点，因为它们与奖励、情绪、心情和习惯有关（9、12、13）。已知 ACC 有直接兴奋性谷氨酸能投射到腹侧纹状体，最近的一项研究发现，奖赏相关的 MPFC-纹状体连接与抑郁症状严重程度增加之间存在负相关性 (14) 。此外，与健康对照组相比，MPFC 和 ACC 是 MDD 患者灰质减少最一致的区域 (15) 。几项未包括假对照组的研究获得了刺激 MPFC 疗效的初步证据 (16–19) 。在这些研究中，总共 482 名 MDD 患者接受了 D-B80 线圈（一种有角度的 8 字形线圈）的传统 TMS 治疗，加权平均反应率和缓解率分别为 41.4% 和 31.5%。一项假刺激对照研究 (20) 发现，在治疗结束时（第 3 周），D-B80 线圈 (n = 13) 的效果显著优于 8 字形线圈 (n = 15)，但 D-B80 与假刺激 (n = 12) 相比没有显著效果。此外，深部 TMS H7 线圈的目标是 MPFC 和 ACC，与 D-B80 线圈相比，它刺激的脑容量明显更深、更广 (21)。虽然 H7 线圈主要用于治疗强迫症 (OCD) (22)，但最近的初步结果表明，它也可对深部 TMS H1 线圈治疗失败的 MDD 患者产生显著的抗抑郁作用 (23)。
“非侵入性......”项目的博士后研究员职位
从老师到金属焊工，每个人都需要良好的认知功能，如注意力、记忆力或动机，以便在日常生活中表现出色。事故后的创伤性脑损伤是一种常见且致残的疾病，即使创伤只是轻微的，也会导致这些认知功能，尤其是记忆力和动机方面的严重缺陷。这些缺陷对患者、亲属、卫生系统和经济的日常职业和私人生活产生了巨大的影响。不幸的是，目前还没有一种除了神经心理训练之外还能有效减少缺陷并恢复这些功能的治疗方法。这严重限制了患者恢复正常生活。完全非侵入性深部脑刺激 ( nDBS ) 等新颖的创新技术提供了令人兴奋的机会，通过无需手术刺激认知功能的关键深部脑结构，如海马体或纹状体，可以显著增强患者的康复过程。
flexLiTE：用于微创慢性深部脑研究的柔性微型 LED 集成光电极
了解生物体复杂的神经回路及其功能需要一种专门的工具，该工具能够 (i) 以单细胞分辨率记录大量神经元信号，(ii) 同时以光遗传学方式调节神经元活动，以及 (iii) 维持长期慢性实验的功能，而不会出现明显的组织退化或设备迁移。我们在此介绍一种用于慢性光电生理学研究的超灵活、微创、密歇根型神经探针：flexLiTE（柔性微型 LED 集成光电极）。flexLiTE 包含单片集成的体细胞大小的微型无机 LED（µILED，12 个单独操作）和 32 个记录电极。通过在柔性柄上堆叠两个模块来集成刺激和记录模式，从而形成 115 μm 宽、12 μm 厚、10 mm 长的光电极。通过原型设备，我们展示了 flexLiTEs 在自由移动的小鼠中记录和调节海马神经元超过约 2 个月的可靠运行。
使用诱发干扰深部脑刺激 (eiDBS) 实时控制帕金森病患者的苍白球振荡：该领域的概念验证
需要实时控制基底神经节神经活动的方法来阐明 8-35 Hz（“β 波段”）振荡动力学在帕金森病 (PD) 运动体征表现中的因果作用。在这里，我们表明，由具有精确幅度和时间的电脉冲引起的共振 β 振荡可用于可预测地抑制或放大人类苍白球内节 (GPi) 中的自发 β 波段活动。使用这种称为闭环诱发干扰深部脑刺激 (eiDBS) 的方法，我们可以抑制或放大 PD 患者的频率特定 (16-22 Hz) 神经活动。我们的结果强调了 eiDBS 在表征振荡动力学在 PD 和其他脑部疾病中的作用以及开发个性化神经调节系统方面的实用性。