Understanding the high-order network plasticity mechanisms of ultrasound neuromodulation
Notice bibliographique
Résumé
Transcranial ultrasound stimulation (TUS) is an emerging non-invasive neuromodulation technique, offering a potential alternative to pharmacological treatments for psychiatric and neurological disorders. While functional analysis has been instrumental in characterizing TUS effects, understanding the underlying mechanisms remains a challenge. Here, we developed a whole-brain model to represent functional changes as measured by fMRI, enabling us to investigate how TUS-induced effects propagate throughout the brain with increasing stimulus intensity. We implemented two mechanisms: one based on anatomical distance and another on broadcasting dynamics, to explore plasticity-driven changes in specific brain regions. Finally, we highlighted the role of higher-order functional interactions in localizing spatial effects of off-line TUS at two target areas—the right thalamus and inferior frontal cortex—revealing distinct patterns of functional reorganization. This work lays the foundation for mechanistic insights and predictive models of TUS, advancing its potential clinical applications. Significance Statement Transcranial ultrasound stimulation (TUS) offers a non-invasive approach to modulating brain activity, holding promise for treating psychiatric and neurological disorders. Despite its potential, the mechanisms underlying its effects remain poorly understood. By integrating human fMRI data with whole-brain computational models, we identified how high-order functional interactions localize and propagate TUS-induced effects from local to global brain scales. This work introduces two mechanisms—distance-based propagation and diffusion-like broadcasting—that predict functional plasticity changes, providing a foundation for understanding and optimizing the biological and cognitive outcomes of TUS. Our findings offer critical insights into the dynamics of neuromodulation, bridging experimental results and clinical applications.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».