İkili-elektrodlu intrakortikal mikrostimulyasiyada tək hüceyrə və populyasiya səviyyəsində neyromodulyasiya dinamikası

Kortikal şəbəkələri aktivləşdirmək və duyğu algılarını çağırmaq üçün intrakortikal mikrostimulyasiya (ICMS) geniş istifadə olunur. Klinik nəticələrinin uğurlu olmasına baxmayaraq, fərdi nöronların qonşu çox elektrodlu ICMS-ə necə cavab verdiyi hələ də aydın deyil. Bu tədqiqatda biz iki fotonlu kalsium görüntüməsini siçanların görmə qoruğunda iki elektronla birləşdirdik ki, bu da neyronların elektrik stimullaşdırma girişlərini necə idarə etdiyini birbaşa müşahidə etməyə imkan verdi. Bu xüsusi quruluş göstərdi ki, aşağı stimullaşdırma səviyyəsində (57 μA) nöron aktivliyi tək elektrod stimulyasiyasına nisbətən iki elektrod stimulyasiyası girişində yalnız müqayisədə mütevazi dərəcədə dəyişdi. Stimulyasiya orta səviyyəyə (1015 μA) artdıqca, nöronlar müxtəlif xətti olmayan qarşılıqlı təsirləri göstərdiamma ümumi əhalinin cavabı yaxşılaşmağa doğru dəyişdi. Daha güclü stimullaşdırılanda (1518 μA) modullaşdırılmış nevronların nisbəti həm gücləndirilmə, həm də zəifləmə istiqamətlərində artdı, lakin əhalinin səviyyəsində xalis təsir neytraldır. Bir elektronlu ICMS-ə güclü cavab verən nevronlar iki elektronlu stimullaşdırma zamanı zəif cavab verənlər isə tez-tez gücləndirilirdi. Ən güclü modullaşdırma təsirləri iki elektrod arasında orta məsafələrdə baş verir. Birlikdə, nəticələrimiz iki elektrondan gələn xətti olmayan nevromodulyator təsirləri göstərir, kompleks dairə səviyyəsində qarşılıqlı təsirləri əks etdirir. Bu məlumatlar bir hüceyrə modullaşdırmasının daha yaxşı anlaşılmasını təmin edir və kortikal şəbəkələrin neuroprosthetik performansını optimallaşdırmaq üçün lazımi strategiyaları məlumatlandıraraq bir çox ICMS girişini necə inteqrasiya etdiyini göstərir.

Bu tədqiqat Lundbeck Fondunun (R402-2022-1530, R345-2020-1440, R436-2023-1125, R518-2025-934 və R392-2018-2266), Danimarka Müstəqil Araşdırmalar Fondunun (#1133-00016B, #1030-00374B və #1030-00374A), Novo Nordisk Fondunun (0064289, 0092323, 117272, 14CC0001, NNF26OC0112875, NNF24OC0092323, NNF20OC0064289, və NNF24OC0095407), Læge Sofus Carl Emil Friis og Hustru Olga Friis Legat, Oda Marshall Fonds, Familien Hede Nielsens Fond və Hørslev fonden, və Hans Svenens Fond, Milli Göz İnstitutu (R01-EYEY-0875, NNF24OC0092323, NNF20OC0064289, və NNF24OC0095407), Ulduz Sofus, Oda Fondlar, Oda Fondlar və Horders Fondlar (Oda Dorders Fondlar) və Hans Svenens Veterans Affairs Departamenti (1I01 BX-005959). Biorender istifadə edərək lisenziya altında heyvan şəkli yaradılıb.

Neyrologiya kafedrası, Səhiyyə və Tibb Elmləri fakültəsi, Kopenhagın Universiteti, Kopenhag N, Danimarka

Kayeon Kim, Viktor Sonego, Beck Strohmer, Xiyuan Liu, Alexandra Katherine Isis Yonza, Krzysztof Kucharz, Antonios Asiminas, Barbara Lind, Lechan Tao, Xiao Zhang & Changsi Cai

Dərs və Mexanika İncelektorluğu Bölməsi, Danimarka Texniki Universitetinin Lyngby, Danimarka

Neyrokirurgiya şöbəsi, Massaçusets Baş Xəstəxanası, Harvard Tibb Məktəbi, Boston, MA, ABŞ