Modeling the response of small myelinated axons in a compound nerve to kilohertz frequency signals
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Notice bibliographique
Résumé
OBJECTIVE: therapy for obesity delivers 5 kHz stimulation to block the abdominal vagus nerves, but the mechanisms of action are unclear. APPROACH: We developed a two-part computational model, coupling a 3D finite element model of a cuff electrode around the human abdominal vagus nerve with biophysically-realistic electrical circuit equivalent (cable) model axons (1, 2, and 5.7 µm in diameter). We developed an automated algorithm to classify conduction responses as subthreshold (transmission), KHF-evoked activity (excitation), or block. We quantified neural responses across kilohertz frequencies (5-20 kHz), amplitudes (1-8 mA), and electrode designs. MAIN RESULTS: We found heterogeneous conduction responses across the modeled nerve trunk, both for a given parameter set and across parameter sets, although most suprathreshold responses were excitation, rather than block. The firing patterns were irregular near transmission and block boundaries, but otherwise regular, and mean firing rates varied with electrode-fibre distance. Further, we identified excitation responses at amplitudes above block threshold, termed 're-excitation', arising from action potentials initiated at virtual cathodes. Excitation and block thresholds decreased with smaller electrode-fibre distances, larger fibre diameters, and lower kilohertz frequencies. A point source model predicted a larger fraction of blocked fibres and greater change of threshold with distance as compared to the realistic cuff and nerve model. SIGNIFICANCE: Our findings of widespread asynchronous KHF-evoked activity suggest that conduction block in the abdominal vagus nerves is unlikely with current clinical parameters. Our results indicate that compound neural or downstream muscle force recordings may be unreliable as quantitative measures of neural activity for in vivo studies or as biomarkers in closed-loop clinical devices.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle