Long-Lasting Electrophysiological After-Effects of High-Frequency Stimulation in the Globus Pallidus: Human and Rodent Slice Studies
Notice bibliographique
Résumé
Deep-brain stimulation (DBS) of the globus pallidus pars interna (GPi) is a highly effective therapy for movement disorders, yet its mechanism of action remains controversial. Inhibition of local neurons because of release of GABA from afferents to the GPi is a proposed mechanism in patients. Yet, high-frequency stimulation (HFS) produces prolonged membrane depolarization mediated by cholinergic neurotransmission in endopeduncular nucleus (EP, GPi equivalent in rodent) neurons. We applied HFS while recording neuronal firing from an adjacent electrode during microelectrode mapping of GPi in awake patients (both male and female) with Parkinson disease (PD) and dystonia. Aside from after-suppression and no change in neuronal firing, high-frequency microstimulation induced after-facilitation in 38% (26/69) of GPi neurons. In neurons displaying after-facilitation, 10 s HFS led to an immediate decrease of bursting in PD, but not dystonia patients. Moreover, the changes of bursting patterns in neurons with after-suppression or no change after HFS, were similar in both patient groups. To explore the mechanisms responsible, we applied HFS in EP brain slices from rats of either sex. As in humans, HFS in EP induced two subtypes of after-excitation: excitation or excitation with late inhibition. Pharmacological experiments determined that the excitation subtype, induced by lower charge density, was dependent on glutamatergic transmission. HFS with higher charge density induced excitation with late inhibition, which involved cholinergic modulation. Therefore HFS with different charge density may affect the local neurons through multiple synaptic mechanisms. The cholinergic system plays a role in mediating the after-facilitatory effects in GPi neurons, and because of their modulatory nature, may provide a basis for both the immediate and delayed effects of GPi-DBS. We propose a new model to explain the mechanisms of DBS in GPi. SIGNIFICANCE STATEMENTDeep-brain stimulation (DBS) in the globus pallidus pars interna (GPi) improves Parkinson disease (PD) and dystonia, yet its mechanisms in GPi remain controversial. Inhibition has been previously described and thought to indicate activation of GABAergic synaptic terminals, which dominate in GPi. Here we report that 10 s high-frequency microstimulation induced after-facilitation of neural firing in a substantial proportion of GPi neurons in humans. The neurons with after-facilitation, also immediately reduced their bursting activities after high-frequency stimulation in PD, but not dystonia patients. Based on these data and further animal experiments, a mechanistic hypothesis involving glutamatergic, GABAergic, and cholinergic synaptic transmission is proposed to explain both short- and longer-term therapeutic effects of DBS in GPi.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».