Restoration of breathing after opioid overdose and spinal cord injury using temporal interference stimulation.
Restoration of breathing after opioid overdose and spinal cord injury using temporal interference stimulation.
复制标题
使用时间干扰刺激恢复阿片类药物过量和脊髓损伤后的呼吸。
DOI：
10.1038/s42003-020-01604-x
复制
发表时间：
2021-01-25
影响因子：
5.9
通讯作者：
Fuller DD
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sunshine MD;Cassarà AM;Neufeld E;Grossman N;Mareci TH;Otto KJ;Boyden ES;Fuller DD
呼吸功能不全是药物过量或神经肌肉疾病导致死亡的主要原因。我们假设使用时间干扰（TI）的刺激范例可以在这种情况下恢复呼吸。在大鼠中阿片类药物过量后，通过颈部肌内导线输送的两个高频（5000 Hz和5001 Hz）低振幅波形立即激活了隔膜，并恢复了与波形偏移（1 Hz或60次呼吸/min）同相的通气。在颈脊髓损伤（SCI）后，通过背侧放置的硬膜外电极的TI刺激单或双侧激活膈肌取决于电流和电极位置。计算机模拟表明，腹侧脊髓中的干扰信号预测了诱发反应（左与右隔膜）和基于电流比的转向。我们的结论是，TI刺激可以激活脊髓运动神经元SCI后，并防止致命的呼吸暂停药物过量恢复通气微创电极。Sunshine等人使用大鼠模型和计算机模拟的组合来表明，时间干扰刺激可以防止阿片类药物过量后的致命性呼吸暂停，并可以在脊髓损伤后激活膈肌。这可能为替代和微创治疗铺平道路
Respiratory insufficiency is a leading cause of death due to drug overdose or neuromuscular disease. We hypothesized that a stimulation paradigm using temporal interference (TI) could restore breathing in such conditions. Following opioid overdose in rats, two high frequency (5000 Hz and 5001 Hz), low amplitude waveforms delivered via intramuscular wires in the neck immediately activated the diaphragm and restored ventilation in phase with waveform offset (1 Hz or 60 breaths/min). Following cervical spinal cord injury (SCI), TI stimulation via dorsally placed epidural electrodes uni- or bilaterally activated the diaphragm depending on current and electrode position. In silico modeling indicated that an interferential signal in the ventral spinal cord predicted the evoked response (left versus right diaphragm) and current-ratio-based steering. We conclude that TI stimulation can activate spinal motor neurons after SCI and prevent fatal apnea during drug overdose by restoring ventilation with minimally invasive electrodes. Sunshine et al use a combination of rat models and in silico modeling to show that temporal interference stimulation can prevent fatal apneas after opioid overdose, and can activate the diaphragm after spinal cord injury. This potentially paves the way for an alternative and minimally invasive treatment
登录
查看更多内容
缺氧会触发慢性宫颈脊髓损伤后的运动神经元排出的短期增强。
影响因子：
5.3
作者：
Lee, Kun-Ze;Sandhu, Milapjit S.;Dougherty, Brendan J.;Reier, Paul J.;Fuller, David D.
通讯作者：
Fuller, David D.
影响因子：
2.3
作者：
DiMarco, Anthony F.;Kowalski, Krzysztof E.
通讯作者：
Kowalski, Krzysztof E.
影响因子：
2.3
作者：
Lee KZ;Fuller DD
通讯作者：
Fuller DD
影响因子：
3.3
作者：
Moss, Ronald B.;Carlo, Dennis J.
通讯作者：
Carlo, Dennis J.
影响因子：
2.3
作者：
DiMarco, Anthony F.;Kowalski, Krzysztof E.
通讯作者：
Kowalski, Krzysztof E.