Simulation-based dosimetry of transcranial and intranasalphotobiomodulation of the human brain: the roles of wavelength, powerdensity, and skin tone
Notice bibliographique
Résumé
Photobiomodulation (PBM) using near-infrared (NIR) light is a novel neuromodulation technique. However, despite the many in vivo studies, the stimulation protocols for PBM vary across studies, and the current understanding of the physiological effects of PBM, as well as the dose dependence, is limited. Specifically, although NIR light can be absorbed by melanin in the skin, the understanding of how skin tones compare and how their influence interacts with other dose parameters remains limited. This study investigates the effect of melanin, optical power density, and wavelength on light penetration and energy accumulation via forehead and intranasal PBM. We use Monte Carlo simulations of a single laser source for transcranial (tPBM, forehead position) and intranasal (iPBM, nostril position) irradiation on a healthy human brain model. We investigate wavelengths of 670, 810, and 1064 nm at various power densities in combination with light ("Caucasian"), medium ("Asian"), and dark ("African") skin tone categories as defined in the literature. Our simulations show that a maximum of 15% of the incidental energy for tPBM and 1% for iPBM reaches the cortex from the light source. The rostral dorsal prefrontal cortex and the ventromedial prefrontal cortex accumulate the highest light energy in tPBM and iPBM, respectively, for both wavelengths. Notably, we show that nominally "Caucasian" skin allows the highest energy accumulation of all three skin tones. Moreover, the 810 nm wavelength for tPBM and the 1064 nm wavelength for iPBM produced the highest cortical energy accumulation, which was linearly correlated with optical power density, but these variations could be overridden by a difference in skin tone in the tPBM case.The simulations serve as a starting point for enabling hypothesis generation for in vivo PBM investigations. This study is the first to account for skin tone as a tPBM dosing consideration. For the future of PBM research, it is important to evaluate combinations of stimulation parameters (wavelength, optical power density, pulsation frequency, duration, light source) when working to determine an optimal dosage for PBM-based therapy.
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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 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».