Mechanisms and optimal parameters for induction of cortical plasticity using transcranial focused ultrasound stimulation
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Our previous study showed that theta burst transcranial ultrasound stimulation (tbTUS) increased motor cortical (M1) excitability for at least 30 minutes in human subjects. This talk will describe studies that examined different stimulation parameters, mechanisms, and changes in brain oscillations with tbTUS. Different tbTUS parameters were tested in 14 subjects. Acoustic intensity of 10W showed no effect while 20W increased M1 excitability. Pulse repetition frequency (PRF) of 5Hz produced greater effects than 2Hz or 10Hz. Duty cycle of 15% led to longer increase in M1 excitability than 10% or 5%. Sonication duration of 120s caused greater increase in M1 excitability than 80 or 40s. In a pharmacological study, we showed that carbamazepine (Na+ channel blocker), nimodipine (Ca2+ channel blocker), lorazepam (enhance GABA transmission) and dextromethorphan (NMDA receptor blocker) all reduced the effects of tbTUS on M1 excitability compared to placebo, suggesting that tbTUS induced plasticity could be mediated by long-term potentiation which requires activation of NMDA receptors, Ca2+ influx and is blocked by increased GABAergic input, and involves activation of mechanosensitive Na+ and Ca2+ channels. A magnetoencephalography study showed that tbTUS of the left M1 lead to widespread changes in cortical oscillations, particularly increase in movement-related alpha and beta oscillations, and increased functional connectivity in the delta, theta and alpha bands. tbTUS was applied to the M1 in 14 Parkinson’s disease (PD) patients and age-matched controls. Older normal subjects also showed tbTUS induced increase in cortical excitability. PD patients off medications showed no increase in M1 excitability which was restored in the on medication state. tbTUS appears to be a reliable method to increase M1 excitability. These studies provide data to optimize the tbTUS protocol and provides insights into its mechanisms of action. It could be further tested as a novel non-invasive treatment for PD and other neurological disorders. Research Category and Technology and Methods Translational Research: 6. Pulsed Ultrasound (pUS) Keywords: Ultrasound neuromodulation, Pharmacology, Magnetoencephalography, Parkinson’s disease
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| 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) | 0,000 | 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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, 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 ».