이 방법은 웰컴 트러스트 (Wellcome Trust), 의학 연구위원회, 건강 연구 옥스포드 바이오 메디컬 연구 센터에 대한 국립 연구소 및 Rosetrees 신탁 기금을 사용하여 개발되었습니다. 기능 신경 외과의 UCL 단위는 영국 파킨슨 매력과 기념물들에 의해 지원된다.

1. 동의 및 바이오 마커 확인 이 프로토콜을 검토하고 국가 연구 윤리 서비스위원회 사우스 센트럴에 의해 승인되었습니다 - 옥스포드 A. <ol><li> 연구에 적합한 주제를 식별 : 주제는 임상 적으로 깊은 뇌 자극 (의학적으로 다루기 힘든 파킨슨 병)에 적합한 것으로 확인 된 사람들이다. 참고 : 전선 동안 배터리 / 자극 배치 (일 7)이 구체화되기 전에 전극 주입 (1 일) 후 실험을 수행합니다. </li><li> 자극 테스트와 하룻밤 파킨슨 약물 금단 증상에 대한 환자 동의합니다. </li><li> 파킨슨 약물의 12 시간의 철수에 따라, (증폭기, 설계해야한다 안전 시험 및 인간의 두개 내 신경 생리 학적 사용을 위해 유효) 16 적절한 앰프에 외부화 DBS 전극을 연결합니다. </li><li> BIL 모든 연락처에서 휴식 레코드 지역 현장 잠재력 (LFP)aterally (L 0-3 &amp; R 0-3.) </li><li> 인접 연락처에서 녹음의 감산에 의해 양극 몽타주 (0.2 및 1.3)를 만듭니다. </li><li> 자극 테스트를위한 가장 높은 베타 진폭 환자 특정 베타 피크 주파수와 바이폴라 접촉 쌍을 식별하기 위해 전력 스펙트럼 분석을 수행합니다. 주 : 약물 오프 PD 환자의 대부분은 베타 피크 2가있다. 제공된 베타 피크가 떨어져 약물 식별 할 수없는 경우, 환자는이 DBS 타겟팅 합병증을 나타낼 수 있으므로 상기 분석에서 제외한다. </li><li> 가장 높은 베타 진폭 바이폴라 접촉 쌍 (0.2 또는 1.3)에 의해 가교되는 단극 자극에 대한 연락처를 선택합니다. </li></ol> ADBS 설치에 대한 환자의 2. 연결 <ol><li> 아날로그 증폭기와 필터에 DBS 전극을 연결합니다. 참고 : 3 사이의 대역 통과 필터 - X 9,100 이득 37 Hz에서. </li><li> 환자에 대한 참조를 연결합니다. 참고 : 참고는 5cm 스탄로 연결 × 5 센티미터 신경 자극기 젤 전극 패드해야다드 2mm 모노 폴라 전극 와이어. 왼쪽 쇄골에 전극을 배치합니다. </li><li> A / D 컨버터와 휴대용 컴퓨터의 실행 신호 분석 소프트웨어에 아날로그 앰프를 연결합니다. 두 번째 단계는 디지털 4 Hz에서 통과 대역으로 환자 특정 베타 피크 주변의 신호를 필터링 할 수 있습니다. 베타 진폭을 모니터링하고 사전 설정된 임계 값과 자극을 제어하기 위해 사용합니다. 스무딩 창 부드러운 베타 진폭 (400 밀리 초는이 설정에서 경험적으로 효과가 있었다.) </li><li> D / 자극에 대한 트리거를 연결합니다. </li><li> 앰프를 통해 환자에 자극을 연결합니다. 참고 : 안전을 위해, 충전 밀도는 &lt;30 μQ / ㎠와 자극이 선형 입력이 제한됩니다 확인 - 출력 기능. 광학적으로 환자에 대한 모든 연결을 분리. 자극 설계 및 기준 EN60601-1 의료 안전 표준을 테스트해야합니다. </li></ol> 기존의 연속 자극 3. 테스트 <ol><li> 기존의 고주파 stimula를 켭니다기,하지만 처음에 제로 전압에서 (100 밀리, 130 Hz에서, 0 V)​​. 가장 높은 베타 진폭 바이폴라 접촉 쌍의 다리를 접촉에서 단극 자극을 적용합니다. 예상대로 전달하는 자극 보장하기 위해 실험을하는 동안 지속적으로 자극 판독을 모니터링합니다. </li><li> 천천히 임상 효과 임계 값을 찾고, 0.5 V 단위로 몇 분 간격으로 자극 전압을 증가시킨다. 같은 감각 이상 등없이 또는 최소한의 부작용과 함께 임상 적으로 유용한 자극 전압 (일반적으로 1.5-3.0 V)를 설정합니다. </li></ol> 4. 온 / 오프 스위칭 및 트리거와 임계 값의 테스트 설정 <ol><li> 임상 적으로 효과적인 전압의 자극으로, 250 밀리 초 아래로 올렸과 자극을 끕니다. </li><li> 임상 적으로 효과적인 전압의 자극으로, 250 밀리가 잘되어있는에 자극을 전환합니다. </li><li> 감각 이상 및 기타 가능한 부작용에 ​​대해 하구 오프에 자극 전환에 경험했다. &lt;/ 리&gt; <li> 부작용이있는 경우, 0.25 V로 전압을 감소 및 반복 / 오프 전환 임계 값에 따라 감각 이상 아래까지 4.3 4.1 단계를 반복합니다. </li><li> 적정에 의해 온 / 오프 다시 전환과 감각 이상에 대한 임계 값을 찾아 바로 아래에 추가 시험이 임계 값을 (0.1 V)에 전압을 설정합니다. 이 임상 적으로 효과가 있다면 다른 접촉을 시도 (연락처 1을 선택 2). 참고 : 전환에 자극 오프는 일부 환자에서 가능한 조직 전극 계면에서 충전 용 용량 관련 스파이크 이슈가 발생할 수 있습니다. 신호가 통과 대역 베타 대역에서 필터링을 트리거 레벨을 설정하기 전에되면서,이 유물은 크게 약화되었다. 그럼에도 불구하고, 몇 가지 경우에이 유물은 자체 트리거링을 야기하기에 충분했다. 이러한 경우에이 문제를 해결하기 위해, 우리는 자극의 전압을 감소, 자기 트리거링을 탈출 트리거 임계 값을 증가했다. 필요한 경우이 미래에 부딪히는 될 수있는 또 다른 방법은 혼입 통해자체 트리거링을 방지하기 위해 각 트리거 발병 후 기간을 잠급니다. </li><li> 바로 위의 결정 ON / OFF 스위치 감각 이상 임계 값에 따라 전압에 자극을 켭니다. </li><li> 임상 효과를 유지하면서 자극의 최소 시간에 결과 수준으로 베타 진폭 트리거 임계 값을 늘립니다. 자극에 시간을 50 % 이상 감소를 목표로하고 있습니다. </li><li> 10 분 자극 효과를 희미하게하는 자극을 끄고 자극없이 환자를 남겨 (다음 설정 및 테스트 블록 사이). </li></ol> 다른 자극 조건에 걸쳐 환자의 5. 테스트 <ol><li> 조건 (적응 DBS, 오프 종래 &amp;)를 테스트하기 위해 환자의 눈을 멀게을 확인합니다. </li><li> 임상 테스트 시작 전에 실행 조건으로 5 분간의 안정화 기간의 최소 각 테스트 조건을 적용한다. 주제에 걸쳐 평형 시험 조건 순서. 전압, 펄스 폭 및 자극 주파수 identi 수정유일한 차이점은 베타 진폭과 관련 자극의 타이밍에 관한되도록 시험 조건에 걸쳐 캘리. </li><li> 자극의 개시 후 소정의 고정 점 (최소 300 초 등의 예)에서, UPDRS의 평가 척도를 통해 효과에 대한 임상 적으로 환자를 평가합니다. </li><li> 영상 기록 평가와 독립적 인 전문가를 오프라인으로 다음 블라인드 속도 (강성을 제외.) </li><li> 객관적인 측정 (accelerometry 또는 actigraphy)를 사용하여 임상 평가를 수행합니다. </li></ol>

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	<li>Schrag, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dyskinesias+and+motor+fluctuations+in+Parkinson's+disease:+A+community-based+study.">Dyskinesias and motor fluctuations in Parkinson's disease: A community-based study.</a> Brain. 123 (11), 2297-2305 (2000).</li><li>Little, S., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+brain+signals+are+suitable+for+feedback+control+of+deep+brain+stimulation+in+Parkinson's+disease.">What brain signals are suitable for feedback control of deep brain stimulation in Parkinson's disease.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 1265 (1), 9-24 (2012).</li><li>Chen, C. C., Br&#252;cke, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus:+a+two-edged+sword.">Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus: a two-edged sword.</a> Current biology. 16 (22), 952-953 (2006).</li><li>Modolo, J., Legros, A., Thomas, A. W., Beuter, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Model-driven+therapeutic+treatment+of+neurological+disorders:+reshaping+brain+rhythms+with+neuromodulation.">Model-driven therapeutic treatment of neurological disorders: reshaping brain rhythms with neuromodulation.</a> Interface Focus. (1), 61-74 (2011).</li><li>Priori, A., Foffani, G., Rossi, L., Marceglia, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+deep+brain+stimulation+(aDBS)+controlled+by+local+field+potential+oscillations.">Adaptive deep brain stimulation (aDBS) controlled by local field potential oscillations.</a> Experimental neurology. 245, 77-86 (2012).</li><li>K&#252;hn, A. A., Kupsch, A., Schneider, G., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+in+subthalamic+8-35+Hz+oscillatory+activity+correlates+with+clinical+improvement+in+Parkinson's+disease.">Reduction in subthalamic 8-35 Hz oscillatory activity correlates with clinical improvement in Parkinson's disease.</a> The European journal of neuroscience. 23 (7), 1956-1960 (2006).</li><li>Eusebio, A., Cagnan, H., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+suppression+of+oscillatory+synchronisation+mediate+some+of+the+therapeutic+effects+of+DBS+in+patients+with+Parkinson's+disease.">Does suppression of oscillatory synchronisation mediate some of the therapeutic effects of DBS in patients with Parkinson's disease.</a> Frontiers in integrative neuroscience. 6, (2012).</li><li>Giannicola, G., Rosa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subthalamic+local+field+potentials+after+seven-year+deep+brain+stimulation+in+Parkinson's+disease.">Subthalamic local field potentials after seven-year deep brain stimulation in Parkinson's disease.</a> Experimental neurology. 237 (2), 312-317 (2012).</li><li>L&#243;pez-Azc&#225;rate, J., Tainta, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupling+between+beta+and+high-frequency+activity+in+the+human+subthalamic+nucleus+may+be+a+pathophysiological+mechanism+in+Parkinson's+disease.">Coupling between beta and high-frequency activity in the human subthalamic nucleus may be a pathophysiological mechanism in Parkinson's disease.</a> The Journal of Neuroscience. 30 (19), 6667-6677 (2010).</li><li>Ozkurt, T. E., Butz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+frequency+oscillations+in+the+subthalamic+nucleus:+A+neurophysiological+marker+of+the+motor+state+in+Parkinson's+disease.">High frequency oscillations in the subthalamic nucleus: A neurophysiological marker of the motor state in Parkinson's disease.</a> Experimental neurology. 229 (2), 324-331 (2011).</li><li>Pogosyan, A., Yoshida, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parkinsonian+impairment+correlates+with+spatially+extensive+subthalamic+oscillatory+synchronization.">Parkinsonian impairment correlates with spatially extensive subthalamic oscillatory synchronization.</a> Neuroscience. 171 (1), 245-257 (2010).</li><li>Chen, C. C., Hsu, Y. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexity+of+subthalamic+13-35+Hz+oscillatory+activity+directly+correlates+with+clinical+impairment+in+patients+with+Parkinson's+disease.">Complexity of subthalamic 13-35 Hz oscillatory activity directly correlates with clinical impairment in patients with Parkinson's disease.</a> Experimental neurology. 224 (1), 234-240 (2010).</li><li>Rosin, B., Slovik, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Closed-loop+deep+brain+stimulation+is+superior+in+ameliorating+parkinsonism.">Closed-loop deep brain stimulation is superior in ameliorating parkinsonism.</a> Neuron. 72 (2), 370-384 (2011).</li><li>Little, S., Pogosyan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+Deep+Brain+Stimulation+in+Advanced+Parkinson+Disease.">Adaptive Deep Brain Stimulation in Advanced Parkinson Disease.</a> Annals of neurology. 74 (3), 449-457 (2013).</li><li>Afshar, P., Khambhati, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+translational+platform+for+prototyping+closed-loop+neuromodulation+systems.+Frontiers+in+neural+circuits.">A translational platform for prototyping closed-loop neuromodulation systems. Frontiers in neural circuits.</a> 6, (2012).</li><li>Eusebio, A., Thevathasan, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+can+suppress+pathological+synchronisation+in+parkinsonian+patients.">Deep brain stimulation can suppress pathological synchronisation in parkinsonian patients.</a> Journal of neurology, neurosurgery, and psychiatry. 82 (5), 569-573 (2011).</li><li>Little, S., Pogosyan, A., Kuhn, A. A., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beta+band+stability+over+time+correlates+with+Parkinsonian+rigidity+and+bradykinesia.">Beta band stability over time correlates with Parkinsonian rigidity and bradykinesia.</a> Experimental neurology. 236 (2), 383-388 (2012).</li></ol>

LZ, MH : 컨설팅, 여행 지원, 말하기, 수수료, 메드 트로닉, 세인트 주드. TF : 컨설팅, AbbVie 제약, 세인트 주드, 메드 트로닉; PL : 컨설팅, 말하기, 수수료, 메드 트로닉, 세인트 주드. PB : 컨설팅, 메드 트로닉, 사피엔스.

이 문서는 수술 후 환자의 적응 깊은 뇌 자극의 연구와 검증을위한 새로운 방법을 설명합니다. DBS 처리는 PD위한 표준 치료 필수 떨림과 근긴장의 일부로서 도입 발성 두통, 간질, 질 드 라 뚜렛 증후군, 강박 장애 및 우울증을 포함하는 다른 조건의 범위에서 시험되고있다. 현재, 모든 임상 자극 패러다임 연속 오픈 루프 자극을 채택하고 이러한 간단한 자극 패러다임은 종종 효과적이지만, 그들이 크게 질병 적절한 생체에이 반응하게함으로써, 알림, 환자에 자극을 최적화함으로써 개선 될 수 있다는 희망 특정 방식. 방법은 여기에 설명, 허용 이전에 내면화 전지와 자극의 주입에 첫 수술 (전극 주입), 후 외부화 환자 ADBS의 테스트. 이 방법을 사용하면, 거기 희망연구자 DBS가 사용되는 질환의 스펙트럼에 걸쳐 생체의 범위를 사용 ADBS의 효능을 조사 할 수 이물. 이 후 만성적으로 이식 임상 시험에서 발생할 수 있습니다. 우리가 사용하고 성공을 발견 프로토콜은 위의 설명되어 있습니다. 우리는 성공적인 ADBS을 달성하기 위해 프로세스를 미세 조정을위한 중요한 단계의 수를 식별. 이 간단한 ADBS 설정에서 제어 할 수있는 매개 변수는 전압, 트리거 임계 값, 자극 접촉 및 램핑 기간 (가) 있습니다. 이 모든 (감각 이상) 및 해제 자극 전환의 부작용에 ​​대해 균형을 이루어야한다, 기술적 인 문제가 (재발 &#39;자기&#39;트리거) 및 임상 효능. 에 자극을 전환하고 off로 필터링에도 불구하고, 잠재적으로 관심의 주파수 범위로 유출 할 수있는 LFP의 전압 의존하는 이슈가 발생합니다. 이 심각한 경우에, 그것도의 부재 자체 트리거를 일으킬 수 있음바이오 마커 신호의 상승, - 여기에 지역 현장 잠재적 인 베타 활동. 효과적으로 ADBS 모든 시간에 존재하기 때문에 안전한 것으로 알려져있다 CDBS을 흉내 낸 결과로이 안전 문제를 나타내지 않습니다. 그러나 베타 진폭 반응의 부족과 CDB를 통해 ADBS의 잠재적 인 이익 때문에 손실이 발생할 않습니다. 우리는 필요한 경우 자기 트리거링은, 자극 전압을 감소시키는 임계 값을 높이거나, 자극 접촉을 변경함으로써 회피 될 수 있다는 것을 발견 할 수 있었다. 오프는 ADBS의 응답 성을 유지하면서 감각 이상을 방지에 관한 만족스러운 타협 것으로 나타났다에 자극을 250 밀리 초 램핑. 현재 파라미터는 개별 환자에 최선의 응답 프로파일을 달성하기 위해 경험적으로 조정될 우리는 아직 확실이를 위해 그룹 레벨에서 적용 가능한 일관된 규칙을 식별되지 않은이. 그럼에도 불구하고, 지금까지 공부 모든 환자에서, 우리는 발견했다전압, 트리거 임계 값과 자극 접촉의 발견 조정 효과가 ADBS를 사용하고, 최적의 매개 변수보다 30 분으로 확인되었다. 그것은 부작용 (ON / OFF 동작에서 감각 이상) 및 유물 오염 (아마도 조직 전극 커패시턴스와 관련된)의 관리를 더 조사하고 더 나은 자신의 최소화에 대한 자세한 일반화 된 규칙을 도출하는 것으로 이해 될 수 있다는 기대된다. 탐사 전위 파라미터 공간도 크게 성장 생체 자극 알고리즘의 복잡성과 같은 더 복잡해질 것이다. 예를 들어, 고주파 전력 비율, 위상 진폭 커플 링 및 베타 가변성 모두 파킨슨 상태 9,10,12,17에 관해서 보여왔다. 이 문서에서 설명하는 방법은 매개 변수와 그 부작용 프로파일뿐만 아니라 자극의 임상 효능에 미치는 영향을 체계적으로 조사를 활성화해야합니다. 그러나, thorough 향후 모든 파라미터의 최적화는 오히려 임상 효과보다 바이오 마커의 반응에 초점 DBS 모델 및 알고리즘 최적화 루틴은 매개 변수의 제한은 경험적으로 검색 할 범위를 허용하면 용이하게 될 가능성이있다. 이 방법은 기존의 DBS에 비해 향상된 전력 소비 및 임상 효능을 입증하고 상기 생체 자극 패터닝에 대한 우리의 이해 진보와 PD 향상시킬 수있는 잠재력을 가지고있다. DBS가 사용하는 훨씬 더가 기본 병태 생리에 대한 알려져있다, 따라서 대응하는 생체가 완전히 아직 결정되지 않은 다른 조건. 상당한 추가 연구가 완전히 파킨슨에서 ADBS의 잠재력을 활용하고, 정도와 손상은 시간이 지남에 따라 변동하는 다른 잠재적 인 신경 및 신경 정신 조건의 숫자에 그 가능성을 탐구하는 데 필요합니다.

파킨슨 병은 장기적인 치료가 1 불만족하는 일반적인 심각하지 않도록 퇴행성 운동 장애입니다. DBS는 고급 의료 내화물 PD에 효과적입니다 만, 효능, 부작용이 한정되어 있으며 2 비용입니다. 기존의 자극은 운동 장애 전문가에 의해 경험적으로 설정하고 다음 병원 방문까지 변화없이 지속적으로 실행 남아 있습니다. 일반적인 자극 매개 변수는 60 밀리 초 펄스 폭, 3 V 강도, 130 Hz에서 반복합니다. 그러나이 지속적으로 높은 전압의 자극은 일반 모터의 기능 3을 방해 할 수 있습니다. 적응 DBS (ADBS) 4 - 심장 페이싱 등의 대부분은 성공적 결과에 관련된 개선, 그것은 DBS 마찬가지로 기본 뇌의 리듬이 반응함으로써 개선 될 수 있다는 희망, 복잡한 응답 폐쇄 루프 시스템에 간단한 루프 시스템에서 전환 된 5. ORD에서ADBS을 실현하기 위해 어, 그것은 질병의 믿을 수있는 생체를 식별하기 위해 첫째로 중요하다. 파킨슨 병은 눈에 띄는 베타 (13-33 Hz에서) 진동이 기저핵 회로 2를 통해 기록 된 것을 특징으로한다. 이 베타 진동 임상 상태 6,7 향상에 비례하여 레보도파와 DBS에 의해 억제된다. 이들은 안정적이고 장기적으로 견고하고 그들에게 생체 08 매력적인 표적을 만드는 임상 DBS에 사용되는 동일한 전극으로부터 기록 될 수있다. 베타 진동 외에도, 더 복잡한, 잠재적 인 바이오 마커의 범위는 증상 2,9-12의 심각도와 관련하는 것으로 나타났다 발견되었습니다. PD (13)의 영장류 모델 - ADBS의 원칙의 증거는 지금 비에 증명되었다. 이것은 고정 된 지연 후에 DBS 자극을 유발 신경 세포의 소성으로 자극을 제어하는​​ 단일 피질 운동 신경 세포를 사용했다. 연구는 적응보고필자의 자극은 기존의 DBS보다 더 효과적이었다. 최근 작품은 이후 성공적으로 인간이 조브 제 14 조에서 제시되는 방법을 ADBS을 확장했다. 이 연구는 이전에 자신의 전선의 국제화와 그 배터리 팩 / 자극기에 연결하는 즉시 수술 후 기간에 PD 환자를 조사 하였다. 베타 진동은 온라인 실시간 모니터링 및 고주파 자극의 타이밍을 제어하는​​ 데 사용 하였다. 이것은 소비 전력의&gt; 50 % 감소와 표준 자극에 비해 모터 손상의 25 % 개선되었다. 이러한 결과는 임계 값과 효과적인 자극 매개 변수를 변경뿐만 아니라 약물의 수준 수있는 만성 이식 상태로 복제해야합니다. 따라서, 생체 및 제어 알고리즘을 적절하게 조정하고 일치해야하고 참 잘이 다른 매개 변수 풍경에 적응하기 위해 복잡성을 더 필요로 할 수있다. 장기 성을 위해 장착 된 장치imulation 녹화는 현재 개발 및 15을 설정 연구의 상용화에 박차를 가하고되고있다. 한편 성능을 뒷받침 적응 DBS 및 알고리즘의 가능한 이점은 더욱 평가되고 품위 될 수 있도록 플랫폼이 필요하다. 오류 및 차선의 방법은 시스템이 만성 사용을 위해 내장되어 한 번 반전하는 것이 더 어렵 기 때문에 이것은 중요한 단계입니다. 또한, 급성 연구는 만성 내면화 적응 DBS 시스템 개발에 암시 적 도전을 극복 노력에 동기를 부여하는 것이 필요하다. 이 방법보고의 목적은 효능을 최대화하고 부작용 / 전력 소비를 최소화하기 위해 DBS 환자에서 다른 생체 자극 패러다임의 범위를 탐색하고, 매개 변수를 최적화하기 위해 연구를 가능하게하는 것이다. 그것은 파킨슨 환자에서 효과가 최초의 방법이며 아직 상대적으로 간단하고 쉽게 적용 할 수 있습니다. 이 방법은 t을 설계누구를위한이 알려진 LFP 바이오 마커이고 수술 후 (전극 와이어 전에 배터리 / 자극기 삽입에 추가 두개골과 실험에 사용할 수있는 최대 1 주일의 기간을) 구체화의 기간을 가진 사람 O 어떤 DBS 환자를 조사.

<table><tbody><tr><td>StimRecord Amplifier (3-37 Hz)</td><td>In house</td><td>NA</td><td>Common mode rejection, 3-37 Hz (bandpass), x9500 amplifier. See - Eusebio, A &lt;i&gt;et al&lt;/i&gt;&lt;sup&gt;16&lt;/sup&gt;.</td></tr><tr><td>1401 Digital acquisition unit</td><td>CED</td><td>Micro 1401-3</td><td></td></tr><tr><td>Spike 2 software</td><td>CED</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Stimulator</td><td>In house</td><td>NA</td><td>Biphase, variable, ramped stimulator. See - Little &lt;i&gt;et al&lt;/i&gt;&lt;sup&gt;14&lt;/sup&gt;.</td></tr><tr><td>Gel electrode reference pad</td><td>Axelgaard</td><td>895220</td><td>5 x 5 cm PALS platinum gel electrode pad</td></tr></tbody></table>

controlling parkinson's disease with adaptive deep brain stimulation

적응 깊은 뇌 자극 (ADBS)는 질병 및 약물 상태의 변동에 따라 실시간으로 자극을 최적화하여 파킨슨 병의 치료를 향상시킬 수있는 잠재력을 갖는다. 적응 DBS의 현재 실현에서 우리는 기록하고 초기 수술 후 기간에 파킨슨 병 환자의 시상 하부 핵 이식 DBS 전극에서 자극한다. 로컬 필드 전위들이 디지털, 환자 특정 베타 피크 주위 다시 여과 정류 및 베타 진폭 온라인 판독을 수득 평활화되는 데이터 취득 부에 전달되기 전에 3 및 47 Hz에서 사이 여과 유사체이다. 베타 진폭 임계 값을 교차하는 경우, 자극기에 트리거 신호를 전달하는, 경험적으로 설정된다. 자극은 250 밀리 초 동안 미리 정해진 임상 적으로 효과적인 전압에 자극을 경사로 및​​ 베타 진폭이 다시 임계 값 아래로 아래로 떨어질 때까지 자극하고 있습니다.자극이 고조 베타 전원의 기간 동안 경 사진 DBS의 짧은 에피소드와 함께 이러한 방식으로 계속됩니다. 임상 효능은 통합 파킨슨 병 평가 척도 (UPDRS)에서 점수의 선택을 사용하여 운동 기능의 맹검 및 눈을 멀게 비디오 평가를 통해 안정화 (5 분)의 최소 기간 후에 평가된다. 최근 작품은 ADBS와 전력 소비의 감소뿐만 아니라 기존의 DBS에 비해 임상 점수의 향상을 보여 주었다. 만성 ADBS 지금은 파킨슨 병에서의 상용화에 박차를 가하고 될 수있다.

이 방법을 사용하여 결과는 최근 베타 진폭이 프로토콜 (그림 1) (14)를 사용하여 게시되었습니다. 이 연구는 임상 적으로 효과가있는 자극이 자극에 시간&gt; 50 % 감소 (p &lt;0.001)에도 불구하고 달성 할 수 있다는 것을 보여 주었다. 그것은 점진적으로 일정한 트리거 임계 값 (1 - 표본 t 검정, t 7 = 3.2, P = 0.01에게 2 꼬리)에도 불구하고 하락하는 경향이 또한 자극에 그 시간을 기록했다. 모터 점수는 각각 맹검 및 눈을 멀게 조건 ADBS 동안 66 %, 50 % 향상되었다. 총 자극의 양을 감소에도 불구하고 - 임상 결과는 29 %였다 (P는 = 0.03) 및 기존의 DBS 그룹 (맹검 각각 맹검, 그림 2)에 비해 ADBS 군에서 27 % (p = 0.005) 더. <img alt="그림 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51403/51403fig1highres.jpg"SRC = &quot;/ files/ftp_upload/51403/51403fig1.jpg&quot;/&gt; 구체화 된 주제에 적응 깊은 두뇌 자극을위한 그림 1. 실험 설정. 실험 설정. 바이폴라 현지 필드 잠재력 (LFP)는 (3-37 Hz에서)와 증폭 (X9, 100)를 필터링하는 사용자 지정 구축 StimRecord의 앰프를 통해 전달됩니다. 아날로그 (A)의 출력은 휴대용 컴퓨터에 표시되는 디지털 (D) 신호로 변환 된 데이터 취득 부에 전달된다. 디지털 신호는 실시간으로 베타 피크 주위 여과하고, 정류 및 평활하여 베타 진폭으로 변환된다. 임계 값은 베타 전력이 임계 값을 초과 2 바이폴라 기록 전극 사이 단극 몽타주에 자극을 유발하는 설정된다. 베타 전원이 임계 값 이하로 다시 떨어질 때 자극이 종료됩니다. (신경과 실록의 허가 재판.) <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/51403/51403fig1highres.jpg" target="_blank">LAR를 보려면 여기를 클릭하세요</a>이 그림의 게르 버전. <img alt="그림 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51403/51403fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51403/51403fig2.jpg" /> 눈을 멀게 전문가 (B)에 의해 실험 세션 (A) 동안 또는 비디오 녹화에서 맹검 평가로 그림 2. 임상 개선. 다른 자극 조건에 ± SEM의 %의 hemibody의 UPDRS 점수의 변화 (항목 20, 22, 23)을 의미한다. Asterixes은 거짓 발견 속도 절차에 의해 다중 비교를위한 보정을 다음과 같은 중요한 차이를 나타낸다. 모든 변경은 임의의 자극에 대한 눈을 멀게 점수를 제외하고, 비자극 상태에서 의미가 있었다 (신경과 실록의 허가 재판.) <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/51403/51403fig2highres.jpg" target="_blank">더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하세요</a>이 그림의.

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Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

적응 깊은 뇌 자극 (ADBS)는 증상을 개선하고, 종래의 깊은 뇌 자극 (CDBS)에 비해 소비 전력을 감소시키는, 파킨슨 병에 대해 효과적이다. ADBS에서는 실시간 로컬 필드 잠재적 바이오 마커 (베타 진동 진폭)을 추적하고, 자극의 타이밍을 제어하기 위해이를 사용한다.

적응 깊은 뇌 자극으로 파킨슨 병을 제어

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) has the potential to improve the treatment of Parkinson&#39;s disease by optimizing stimulation in real time ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

22.1K 조회수.  University of Oxford.  적응 깊은 뇌 자극 (ADBS)는 증상을 개선하고, 종래의 깊은 뇌 자극 (CDBS)에 비해 소비 전력을 감소시키는, 파킨슨 병에 대해 효과적이다. ADBS에서는 실시간 로컬 필드 잠재적 바이오 마커 (베타 진동 진폭)을 추적하고, 자극의 타이밍을 제어하기 위해이를 사용한다. 

비디오: Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

Intra-Operative Behavioral Tasks in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Surgery

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through implanted electrodes. Deep brain stimulation was first implemented as a therapeutic modality by Benabid et al. in the late 1980s, when he used this technique to stimulate the ventral intermediate nucleus of the thalamus for the treatment of tremor 1. Currently, the procedure is used to treat patients who fail to respond adequately to medical management for diseases such as Parkinson's, dystonia, and essential tremor. The efficacy of this procedure for the treatment of Parkinson's disease has been demonstrated in well-powered, randomized controlled trials 2. Presently, the U.S. Food and Drug Administration has approved DBS as a treatment for patients with medically refractory essential tremor, Parkinson's disease, and dystonia. Additionally, DBS is currently being evaluated for the treatment of other psychiatric and neurological disorders, such as obsessive compulsive disorder, major depressive disorder, and epilepsy. 
DBS has not only been shown to help people by improving their quality of life, it also provides researchers with the unique opportunity to study and understand the human brain. Microelectrode recordings are routinely performed during DBS surgery in order to enhance the precision of anatomical targeting. Firing patterns of individual neurons can therefore be recorded while the subject performs a behavioral task. Early studies using these data focused on descriptive aspects, including firing and burst rates, and frequency modulation 3. More recent studies have focused on cognitive aspects of behavior in relation to neuronal activity 4,5. This article will provide a description of the intra-operative methods used to perform behavioral tasks and record neuronal data with awake patients during DBS cases. Our exposition of the process of acquiring electrophysiological data will illuminate the current scope and limitations of intra-operative human experiments.

Deep brain stimulation surgery offers a unique opportunity to examine information encoding in the awake human brain. This article will describe intra-operative methods used to perform cognitive and behavioral tasks while simultaneously acquiring physiological data such as EMG, single-unit neuronal activity and/or local field potentials.

딥 뇌 자극 수술을받은 깨어 인간 내부 수술 행동 작업

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through ...

연구

의학

Combined Invasive Subcortical and Non-invasive Surface Neurophysiological Recordings for the Assessment of Cognitive and Emotional Functions in Humans

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) for extracting crucial information about the mechanism of the human brain, such methods remain insufficient to provide information about physiological processes reflecting cognitive and emotional functions at the subcortical level. In this respect, modern invasive clinical approaches in humans, such as deep brain stimulation (DBS), offer a tremendous possibility to record subcortical brain activity, namely local field potentials (LFPs) representing coherent activity of neural assemblies from localized basal ganglia or thalamic regions. Notwithstanding the fact that invasive approaches in humans are applied only after medical indication and thus recorded data correspond to altered brain circuits, valuable insight can be gained regarding the presence of intact brain functions in relation to brain oscillatory activity and the pathophysiology of disorders in response to experimental cognitive paradigms. In this direction, a growing number of DBS studies in patients with Parkinson&#39;s disease (PD) target not only motor functions but also higher level processes such as emotions, decision-making, attention, memory and sensory perception. Recent clinical trials also emphasize the role of DBS as an alternative treatment in neuropsychiatric disorders ranging from obsessive compulsive disorder (OCD) to chronic disorders of consciousness (DOC). Consequently, we focus on the use of combined invasive (LFP) and non-invasive (EEG) human brain recordings in assessing the role of cortical-subcortical structures in cognitive and emotional processing trough experimental paradigms (e.g. speech stimuli with emotional connotation or paradigms of cognitive control such as the Flanker task), for patients undergoing DBS treatment.

The present protocol aims at assessing cognitive-emotional functions in the basal ganglia by simultaneous neurophysiological recording of local field potentials and non-invasive brain cortical activity (EEG). The procedure is exemplified by the use of paradigms involving speech stimuli with emotional connotation or the Flanker task involving cognitive control.

인간의 결합 침략 피질과인지의 평가를위한 비 침습적 표면 신경 생리학 녹음과 정서적 기능

In spite of the success in applying non-invasive electroencephalography (EEG), magneto-encephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging ...

행동분석학

A Novel Approach to Assess Motor Outcome of Deep Brain Stimulation Effects in the Hemiparkinsonian Rat: Staircase and Cylinder Test

Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus is an effective treatment option for Parkinson&#39;s disease. In our lab we established a protocol to screen different neurostimulation patterns in hemiparkinsonian (unilateral lesioned) rats. It consists of creating a unilateral Parkinson&#39;s lesion by injecting 6-hydroxydopamine (6-OHDA) into the right medial forebrain bundle, implanting chronic stimulation electrodes into the subthalamic nucleus and evaluating motor outcomes at the end of 24 hr periods of cable-bound external neurostimulation. The stimulation was conducted with constant current stimulation. The amplitude was set 20% below the individual threshold for side effects. The motor outcome evaluation was done by the assessment of spontaneous paw use in the cylinder test according to Shallert and by the assessment of skilled reaching in the staircase test according to Montoya. This protocol describes in detail the training in the staircase box, the cylinder test, as well as the use of both in hemiparkinsonian rats. The use of both tests is necessary, because the staircase test seems to be more sensitive for fine motor skill impairment and exhibits greater sensitivity to change during neurostimulation. The combination of the unilateral Parkinson model and the two behavioral tests allows the assessment of different stimulation parameters in a standardized way.

Deep brain stimulation (DBS) is an effective treatment option for Parkinson's disease. We established a study design to screen novel stimulation paradigms in rats. The protocol describes the use of the staircase test and cylinder test for motor outcome assessment in DBS treated hemiparkinsonian rats.

계단 및 실린더 테스트 : 소설 접근은 Hemiparkinsonian 쥐에 깊은 뇌 자극 효과의 모터 결과를 평가하는

Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus is an effective treatment option for Parkinson&#39;s disease. In our lab we established a protocol to ...

Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective treatment for several movement disorders that have failed to respond to medication. Recent progress in the field of DBS surgery has begun to extend the application of this surgical technique to other conditions as diverse as morbid obesity, depression and obsessive compulsive disorder. Despite these expanding indications, little is known about the underlying physiological mechanisms that facilitate the beneficial effects of DBS surgery. One approach to this question is to perform gene expression analysis in neurons that receive the electrical stimulation. Previous studies have shown that neurogenesis in the rat dentate gyrus is elicited in DBS targeting of the anterior nucleus of the thalamus1. DBS surgery targeting the ATN is used widely for treatment refractory epilepsy. It is thus of much interest for us to explore the transcriptional changes induced by electrically stimulating the ATN. In this manuscript, we describe our methodologies for stereotactically-guided DBS surgery targeting the ATN in adult male Wistar rats. We also discuss the subsequent steps for tissue dissection, RNA isolation, cDNA preparation and quantitative RT-PCR for measuring gene expression changes. This method could be applied and modified for stimulating the basal ganglia and other regions of the brain commonly clinically targeted. The gene expression study described here assumes a candidate target gene approach for discovering molecular players that could be directing the mechanism for DBS.

The mechanism underlying the therapeutic effects of Deep Brain Stimulation (DBS) surgery needs investigation. The methods presented in this manuscript describe an experimental approach to examine the cellular events triggered by DBS by analyzing the gene expression profile of candidate genes that can facilitate neurogenesis post DBS surgery.

전방 시상 핵의 깊은 뇌 자극 후 쥐 해마의 유전자 발현 변화 분석

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective ...

신경과학

Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, dystonia or tremor. DBS is based on the delivery of electrical stimuli to specific deep anatomic structures of the central nervous system. However, the mechanisms underlying the effect of DBS remain enigmatic. This has led to an interest in investigating the impact of DBS in animal models, especially in rats. As DBS is a long-term therapy, research should be focused on molecular-genetic changes of neural circuits that occur several weeks after DBS. Long-term DBS in rats is challenging because the rats move around in their cage, which causes problems in keeping in place the wire leading from the head of the animal to the stimulator. Furthermore, target structures for stimulation in the rat brain are small and therefore electrodes cannot easily be placed at the required position. Thus, a set-up for long-lasting stimulation of rats using platinum/iridium electrodes with an impedance of about 1 M&#937; was developed for this study. An electrode with these specifications allows for not only adequate stimulation but also recording of deep brain structures to identify the target area for DBS. In our set-up, an electrode with a plug for the wire was embedded in dental cement with four anchoring screws secured onto the skull. The wire from the plug to the stimulator was protected by a stainless-steel spring. A swivel was connected to the circuit to prevent the wire from becoming tangled. Overall, this stimulation set-up offers a high degree of free mobility for the rat and enables the head plug, as well as the wire connection between the plug and the stimulator, to retain long-lasting strength.

A method for implanting electrodes into the subthalamic nucleus (STN) of rats is described. Better localization of the STN was achieved by using a microrecording system. Furthermore, a stimulation set-up is presented that is characterized by long-lasting connections between the head of the animal and the stimulator.

미세 전극은 장기 깊은 뇌 자극 쥐의 Subthalamic 핵에 전극의 주입을 가이드

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, ...

Targeting Neuronal Fiber Tracts for Deep Brain Stimulation Therapy Using Interactive, Patient-Specific Models

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for movement disorders and is being applied to a growing number of disorders. Computational modeling has been successfully used to predict the clinical effects of DBS; however, there is a need for novel modeling techniques to keep pace with the growing complexity of DBS devices. These models also need to generate predictions quickly and accurately. The goal of this project is to develop an image processing pipeline to incorporate structural magnetic resonance imaging (MRI) and diffusion weighted imaging (DWI) into an interactive, patient specific model to simulate the effects of DBS. A virtual DBS lead can be placed inside of the patient model, along with active contacts and stimulation settings, where changes in lead position or orientation generate a new finite element mesh and solution of the bioelectric field problem in near real-time, a timespan of approximately 10 seconds. This system also enables the simulation of multiple leads in close proximity to allow for current steering by varying anodes and cathodes on different leads. The techniques presented in this paper reduce the burden of generating and using computational models while providing meaningful feedback about the effects of electrode position, electrode design, and stimulation configurations to researchers or clinicians who may not be modeling experts.

The goal of this project is to develop an interactive, patient-specific modeling pipeline to simulate the effects of deep brain stimulation in near real-time and provide meaningful feedback as to how these devices influence neural activity in the brain.

대화형, 환자 전용 모델을 사용 하 여 깊은 두뇌 자극 치료를 위한 신경 섬유 책자를 대상으로

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for ...

생체공학

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including Parkinson's and Huntington's can disrupt it. People with Parkinson's disease, for example, tend to have increased saccadic latencies. Consequently, the quantitative measurement of saccadic eye movements has received considerable attention as a potential biomarker for neurodegenerative conditions. A lot more can be learned about the brain in both health and disease by observing what happens to eye movements when the function of specific brain areas is perturbed. Deep brain stimulation is a surgical intervention used for the management of a range of neurological conditions including Parkinson's disease, in which stimulating electrodes are placed in specific brain areas including several sites in the basal ganglia. Eye movement measurements can then be made with the stimulator systems both off and on and the results compared. With suitable experimental design, this approach can be used to study the pathophysiology of the disease being treated, the mechanism by which DBS exerts it beneficial effects, and even aspects of normal neurophysiology.

This paper describes the use of quantitative measurement of eye movements in conjunction with stimulation of focal areas of the deep brain in order to study physiology, pathophysiology, and the mechanisms of deep brain stimulation.

깊은 뇌 자극과 Saccadometry를 사용하여 정상 및 병적 뇌 기능을 연구하는

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the pathophysiological basis of these diseases, it is necessary to precisely characterize in which way the processing of information is disturbed between the different neuronal parts of the circuit. Using extracellular in vivo electrophysiological recordings, it is possible to accurately delineate neuronal activity within a neuronal network. The application of this method has several advantages over alternative techniques, e.g., functional magnetic resonance imaging and calcium imaging, as it allows a unique temporal and spatial resolution and does not rely on genetically engineered organisms. However, the use of extracellular in vivo recordings is limited since it is an invasive technique that cannot be universally applied. In this article, a simple and easy to use method is presented with which it is possible to simultaneously record extracellular potentials such as local field potentials and multiunit activity at multiple sites of a network. It is detailed how a precise targeting of subcortical nuclei can be achieved using a combination of stereotactic surgery and online analysis of multi-unit recordings. Thus, it is demonstrated, how a complete network such as the hyperdirect cortico-basal ganglia loop can be studied in anesthetized animals in vivo.

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

In this study, the methodology is presented on how to perform multi-site in vivo electrophysiological recordings from the hyperdirect pathway under urethane anesthesia.

심각한<em&gt; In Vivo</em&gt; 마취 된 래트에서의 Hyperdirect 경로로부터의 국소 장 전위 및 다중 단위 활성의 전기 생리 학적 기록

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the ...

An Invasive Method for the Activation of the Mouse Dentate Gyrus by High-frequency Stimulation

Electrical high-frequency stimulation (HFS), using implanted electrodes targeting various brain regions, has been proven as an effective treatment for various neurological and psychiatric disorders. HFS in the deep region of the brain, also named deep-brain stimulation (DBS), is becoming increasingly important in clinical trials. Recent progress in the field of high-frequency DBS (HF-DBS) surgery has begun to spread the possibility of utilizing this invasive technique to other situations, such as treatment for major depression disorder (MDD), obsessive-compulsive disorder (OCD), and so on. 
Despite these expanding indications, the underlying mechanisms of the beneficial effects of HF-DBS remain enigmatic. To address this question, one approach is to use implanted electrodes that sparsely activate distributed subpopulations of neurons by HFS. It has been reported that HFS in the anterior nucleus of the thalamus could be used for the treatment of refractory epilepsy in the clinic. The underlying mechanisms might be related to the increased neurogenesis and altered neuronal activity. Therefore, we are interested in exploring the physiological alterations by the detection of neuronal activity as well as neurogenesis in the mouse dentate gyrus (DG) before and after HFS treatment. 
In this manuscript, we describe methodologies for HFS to target the activation of the DG in mice, directly or indirectly and in an acute or chronic manner. In addition, we describe a detailed protocol for the preparation of brain slices for c-fos and Notch1 immunofluorescent staining to monitor the neuronal activity and signaling activation and for bromodeoxyuridine (BrdU) labeling to determine the neurogenesis after the HF-DBS induction. The activation of the neuronal activity and neurogenesis after the HF-DBS treatment provides direct neurobiological evidence and potential therapeutic benefits. Particularly, this methodology can be modified and applied to target other interested brain regions such as the basal ganglia and subthalamic regions for specific brain disorders in the clinic.

This protocol shows how to set up a reliable HFS method in mice. Neurons throughout the hippocampal dentate gyrus are electrically stimulated by HFS directly and indirectly in vivo. Neuronal activity and molecular signaling are examined by c-fos and Notch1 immunofluorescent staining, respectively; neurogenesis is quantified by bromodeoxyuridine labeling assay.

고주파 자극에 의해 마우스가 뇌의 활성화에 대 한 침략 적 방법

Electrical high-frequency stimulation (HFS), using implanted electrodes targeting various brain regions, has been proven as an effective treatment for ...

주요 우울증 치료를 위한 뇌심부자극술

Closed-Loop Neurostimulation for Biomarker-Driven, Personalized Treatment of Major Depressive Disorder

Deep brain stimulation involves the administration of electrical stimulation to targeted brain regions for therapeutic benefit. In the context of major depressive disorder (MDD), most studies to date have administered continuous or open-loop stimulation with promising but mixed results. One factor contributing to these mixed results may stem from when the stimulation is applied. Stimulation administration specific to high-symptom states in a personalized and responsive manner may be more effective at reducing symptoms compared to continuous stimulation and may avoid diminished therapeutic effects related to habituation. Additionally, a lower total duration of stimulation per day is advantageous for reducing device energy consumption. This protocol describes an experimental workflow using a chronically implanted neurostimulation device to achieve closed-loop stimulation for individuals with treatment-refractory MDD. This paradigm hinges on determining a patient-specific neural biomarker that is related to states of high symptoms and programming the device detectors, such that stimulation is triggered by this read-out of symptom state. The described procedures include how to obtain neural recordings concurrent with patient symptom reports, how to use these data in a state-space model approach to differentiate low- and high-symptom states and corresponding neural features, and how to subsequently program and tune the device to deliver closed-loop stimulation therapy.

저자 스포트라이트: 우울증 치료에서 폐쇄 루프 심부 뇌 자극의 치료 이점 

Deep brain stimulation triggered by a patient-specific neural biomarker of a high-symptom state may better control symptoms of major depressive disorder compared to continuous, open-loop stimulation. This protocol provides a workflow for identifying a patient-specific neural biomarker and controlling the delivery of therapeutic stimulation based on the identified biomarker.

주요 우울 장애의 바이오마커 중심의 맞춤형 치료를 위한 폐쇄 루프 신경자극

Deep brain stimulation involves the administration of electrical stimulation to targeted brain regions for therapeutic benefit. In the context of major ...