A "Circuits-First" Platform for Personalized Neurostimulation Treatment

用于个性化神经刺激治疗的“电路优先”平台

• 批准号: 10019435
• 负责人: Amit Etkin
• 金额: $ 109.9万
• 依托单位: ALTO NEUROSCIENCE, INC.
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2019-10-15 至 2022-07-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10019435
• 关键词: Circuits; First; Platform; Personalized; Neurostimulation

SUMMARY/ABSTRACT    Mental  illnesses  are  the  largest  source  of  healthcare  utilization  costs  in  the  US,  and  the  costliest  of  non-­ communicable diseases worldwide – estimated to result in $6 Trillion in annual societal burden by 2030. The  way  in  which  we  have  defined  psychiatric  diagnoses  (i.e.  based  only  on  symptom  clusters)  and  identified  treatments  (i.e.  capitalizing  on  serendipity),  has  failed  to  substantially  mitigate  the  disabling  burden  of  these  diseases, which typically appear early in life and persist. Not surprisingly, individual psychiatric diagnoses are  highly  clinically  and  biologically  heterogeneous,  with  as  much  or  greater  variability  within  a  diagnosis  as  between  diagnoses.  The  number  of  mechanistically  distinct  psychiatric  drug  targets  has  also  not  grown  in  decades,  and  typically  only  half  of  patients  respond  well  in  clinical  trials.  Public  stigma  towards  psychiatric  disorders  remains  palpable,  as  lay  understanding  of  the  brain  bases  of  these  conditions  contrasts  with  the  growing  excitement  amongst  scientists  for  the  potential  of  grounding  diagnosis  and  treatment  directly  in  neurobiology. Neuroimaging, as the dominant tool in human neuroscience, however, has been used largely for  comparing  these  arbitrarily-­defined  diagnoses  against  healthy  individuals  not  for  robustly  characterizing  individual patients in objective biological terms. Imaging is also a purely observational method, and thus cannot  by itself provide the causal understanding of circuitry that is necessary for transitioning from a descriptive to a  circuit-­based  mechanistic  understanding  of  mental  illness  that  can  directly  guide  novel  interventions.  Here,  I  propose  a  new  diagnostic  and  treatment  development  framework  that  transcends  the  arbitrariness  and  heterogeneity  of  traditional  diagnoses,  the  limitations  of  group-­level  imaging  analyses  and  current  trial-­and-­ error  approaches  to  treatment  planning.  Rather,  this  “Circuits-­First”  platform  focuses  on  understanding  causality in the brain circuits of individual patients as a means for personalized diagnosis and treatment using  individually-­tailored plasticity-­inducing neurostimulation, establishing direct linkage between circuits and clinical  outcome.  Successful  implementation  of  this  “Circuits-­First”  approach  will  establish  a  platform  for  rapid  translation  to  other  psychiatric  disorders,  and  beyond  to  specific  neurological  disorders  (e.g.  stroke,  Parkinson’s) where circuit perturbations are prominent. Importantly, despite its novelty, my approach will create  a readily scalable platform that, with simple modifications, can have the potential to transform clinical practice  in  the  near  term.  This  is  facilitated  by  the  use  of  broadly-­applicable,  already  FDA-­approved  tools  (e.g.  transcranial  magnetic  stimulation  (TMS)  and  electroencephalography  (EEG)),  and  the  fact  that  it  can  be  performed  in  the  office-­based  settings  of  the  clinical  practitioner,  thus  not  restricted  to  specialized  research  labs.

摘要/摘要   精神疾病是美国最大的医疗保健利用成本来源，也是最昂贵的 全世界的传染病 - 估计到2030年，年度社会负担会导致6万亿美元。 我们定义精神诊断的方法（即仅基于症状簇）并确定 治疗（即资本偶然性），未能大大减轻这些残疾的燃烧 疾病通常出现在生命的早期并持续存在。毫不奇怪，个体的精神病诊断是 在临床和生物学上高度异质，在诊断中具有尽可能多或更大的可变性 在诊断之间。机械上不同的精神药物靶标的数量也没有增加 数十年，通常只有一半的患者在临床试验中反应良好。对精神病的公众污名 疾病仍然显着，因为这些疾病的大脑基础与 科学家之间的兴奋日益激动，直接将诊断和治疗的潜力 神经生物学。然而，神经影像学是人类神经科学中的主要工具，主要用于 将这些任意定义的诊断与健康个体进行比较，而不是为了鲁棒性表征 用客观生物学术语的个体患者。成像也是纯粹的客观方法，因此不能 本身提供了对电路的因果理解，这是从描述性过渡到一个 基于电路的机械理解可以直接指导新的干预措施。在这里，我 提出一个新的诊断和治疗开发框架，超越了任意性和 传统诊断的异质性，小组成像分析的局限性以及当前的反复试验 错误方法的治疗方法。相反，这个“电路优先”平台的重点是理解 单个患者大脑回路的因果关系，作为个性化诊断和治疗的手段 单独量身定制的可塑性诱导神经刺激，建立电路与临床之间的直接连接 结果。成功实施这种“电路优先”方法将建立一个快速的平台 转化为其他精神疾病，及以外的特定神经系统疾病（例如中风， 帕金森氏症）在电路扰动突出的地方。重要的是，尽管它的新颖性，但我的方法还是会创造 一个易于扩展的平台，通过简单的修改，它有可能改变临床实践 在短期内。这是通过使用广泛的，已经经过FDA批准的工具来制定的（例如 胸骨磁刺激（TMS）和脑电图（EEG）），事实可以是 在临床实践者的基于办公室的设置中进行，因此不限于专业研究 实验室。