幅度和频率依赖于II/III层神经元通过皮质内微刺激的激活
Guangying K Wu1, Yasaman Ardeshirpour1, Christina Mastracchio1
1Division of Biomedical Physics, Office of Science and Engineering Laboratories, Center for Devices and Radiological Health, Food and Drug Administration, Silver Spring, MD 20993, USA.
iScience
|November 2, 2023
概括
皮层内微刺激 (ICMS) 频率非线性地影响神经元反应,而振幅与响应大小线性相关. 了解这些时空动态是大脑机器界面优化的关键.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 计算神经科学是一种神经科学.
背景情况:
- 皮层内微刺激 (ICMS) 对大脑机器接口 (BMIs) 至关重要.
- 优化ICMS需要更深入地了解神经元对刺激参数的时空反应.
- 目前的知识差距阻碍了有效的ICMS疗法的设计.
研究的目的:
- 研究ICMS对II/III层神经元的急性影响.
- 阐明刺激参数与神经元反应之间的关系.
- 为 BMIs 准确的 ICMS 策略的开发提供信息.
主要方法:
- 使用了体内电生理学记录.
- 采用双光子成像用于神经元活动可视化.
- 执行电场模拟以模拟刺激传播.
- 对II/III层神经元对不同ICMS参数的评估反应.
主要成果:
- 刺激频率非线性调节的神经元反应.
- 响应大小与电场强度和刺激振幅有线相关性.
- 时间响应动态受频率和电极距离的影响.
- 观察到在500μm以内的幅度依赖的刺激后抑制.
结论:
- 刺激频率和振幅是ICMS效应的关键决定因素.
- 神经元响应的大小和时间动态表现出对刺激参数的明显依赖.
- 这些发现为选择ICMS参数提供了指导,以实现特定的时空控制.
