Cellular and Neural Network Mechanism of Transcranial Electric Stimulation

经颅电刺激的细胞和神经网络机制

基本信息

  • 批准号:
    10338804
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 116.25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-22 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Unveiling mechanisms of neural stimulation technologies is an important goal of the Brain Initiative (RFA-NS-20-006). Transcranial electric stimulation (TES) is a non-invasive neuromodulation technique to provide wide-range effects on seizure control, behaviors, and cognition by generating weak electric fields in the brain. It is still an open question of how these weak electric fields can interact effectively with neural activity, and the mechanism of action of TES is still unknown. Our laboratory has recently found that ephaptic coupling (non-synaptic neural coupling by electric fields) plays a significant role in neural recruitment and could possibly explain the TES-induced effects. We propose to test the hypothesis that ephaptic coupling is the mechanism of action of TES. With the combination of in-vitro novel voltage imaging techniques and optogenetic stimulation in the transgenic mice and in-vivo electrophysiological experiments, we will study the links between the ephaptic coupling and three known TES-induced effects in the following independent specific aims: 1) Investigate the role of ephaptic coupling in TES-induced propagation speed modulation of interictal spikes. 2) Determine the role of ephaptic coupling in TES-induced seizure suppression. 3) Study the role of ephaptic coupling in TES-induced effects on neural oscillations. This proposal, if successful, will provide a novel insight into TES-induced effects, reveal the mechanism of action of TES, and open the door to the development of improved TES protocols with improved efficiency for this non-synaptic therapeutic modality.
揭示神经刺激技术的机制是大脑倡议的重要目标(RFA-NS-20-006)。经颅电刺激(TES)是一种非侵入性神经调节技术,可通过产生大脑中的弱电场来对癫痫发作,行为和认知提供广泛的影响。对于这些弱电场如何与神经活动有效相互作用,TES的作用机理仍然尚不清楚,这仍然是一个悬而未决的问题。我们的实验室最近发现,在神经募集中,绝缘耦合(非突触神经偶联)在神经募集中起着重要作用,并且可以解释TES诱导的作用。我们建议检验以下假设,即偶联是TE的作用机理。通过在转基因小鼠和体内电生理学实验中的体外新型电压成像技术和光遗传学刺激的结合,我们将研究在以下特定目的中,在以下特定目的中,在散布群体中的作用:1)在下面的特定目标中研究了伴侣的作用:1)在散布中的作用。 2)确定在TES诱导的癫痫发作抑制中的边缘耦合的作用。 3)研究偶联在TES诱导的神经振荡作用中的作用。该提案如果成功的话,将为TES诱导的效果提供新的见解,揭示了TES的作用机理,并为改进的TES方案开发开发,并提高了这种非突触治疗方式的效率。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Subthreshold Oscillating Waves in Neural Tissue Propagate by Volume Conduction and Generate Interference.
  • DOI:
    10.3390/brainsci13010074
  • 发表时间:
    2022-12-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Chiang, Chia-Chu;Durand, Dominique M.
  • 通讯作者:
    Durand, Dominique M.
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