Inferring Deep Brain Stimulation Induced Short-term Synaptic Plasticity Using Novel Dual Optimization Algorithm
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Experimental evidence in both human and animal studies demonstrated that deep brain stimulation (DBS) can induce short-term synaptic plasticity (STP) in the stimulated nucleus. Given that DBS-induced STP may be connected to the therapeutic effects of DBS, we sought to develop an appropriate computational predictive model that infers the dynamics of STP in response to DBS at different frequencies. Existing methods for estimating STP – either model-based or model-free approaches – require access to pre-synaptic spiking activity. However, in the context of DBS, extracellular stimulation (e.g. DBS) can be used to elicit presynaptic activations directly. We present a model-based approach that integrates multiple individual frequencies of DBS-like electrical stimulation as pre-synaptic spikes and infers parameters of the Tsodyks-Markram (TM) model from post-synaptic currents of the stimulated nucleus. By distinguishing between the steady-state and transient responses of the TM model, we develop a novel dual optimization algorithm that infers the model parameters in two steps. First, the TM model parameters are calculated by integrating multiple frequencies of stimulation to estimate the steady state response of post-synaptic current through a closed-form analytical solution. The results of this step are utilized as the initial values for the second step in which a non-derivative optimization algorithm is used to track the transient response of the post-synaptic potential across different individual frequencies of stimulation. Moreover, we apply our algorithm to empirical data recorded from acute rodent brain slices of the subthalamic nucleus (STN) during DBS-like stimulation to infer dynamics of STP for inhibitory synaptic inputs.
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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 | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».