Safe Direct Current Stimulator (SDCS) technology for blocking chronicperipheral pain
用于缓解慢性外周疼痛的安全直流刺激器 (SDCS) 技术
基本信息
- 批准号:10610959
- 负责人:
- 金额:$ 53.46万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-04-15 至 2025-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Action PotentialsAddressAgonistAnesthesia proceduresAnimal ExperimentsAnimal ModelAnimalsArtificial ImplantsBehaviorBehavioralBiologicalCaliberChargeChronicCochlear ImplantsDataData SetDevicesEffectivenessElectrodesElectronicsElectrophysiology (science)EsthesiaFiberFutureGoalsImageImplantInjectionsInterventionIon ChannelIon Channel GatingLeadLigationLongevityMeasurementMetalsMethodologyMethodsMicrofluidicsModelingMovementMusMuscleNerveNerve BlockNervous SystemNeuronsNociceptionNociceptorsPacemakersPainPain managementPerformancePeripheralPeripheral NervesPhasePhysiologic pulseRattusResearchSafetySodium ChannelSpinalSpinal CordSpinal GangliaSpinal nerve structureSystemTechnologyTestingTherapeuticVertebral columnWorkantagonistawakebehavioral studychronic painchronic pain managementdeep brain stimulatordesignexperimental studyhistological studiesimprovedin vivominiaturizemyelinationnerve injuryneuralneural prosthesisneuroregulationnew technologypain inhibitionpain modelpain sensationpain signalpainful neuropathypredictive modelingretina implantationsciatic nervesexside effectspared nervetechnology developmentvoltage
项目摘要
Project Summary
The central goal of this project is to advance the therapeutic applications and the potential for using ionic
direct current to interact with the nervous system. Direct current (DC) compared to biphasic charge balanced
pulses normally used by neural prostheses to interface to the nervous system, can more naturally control neural
activity. Unlike biphasic current pulses used to excite neurons, DC can excite, inhibit, and modulate sensitivity
of neurons. While DC can be used for short durations to interact with the nervous system, chronic use of this
stimulation paradigm for implantable prosthetic applications has not been possible due to the DC’s inherent
violation of the charge injection safety constraints at the metal electrode interfaces. New technology, safe direct
current stimulation (SDCS) overcomes these constraints and opens an additional avenue for research into
exciting possibilities of using DC to interface to the nervous system.
We will optimize the use of ionic DC to improve the performance of chronic pain suppression. Chronic
pain suppression requires inhibiting pain carrying neurons from conducting action potentials. We obtained
preliminary data in an anesthetized rat model showing that safe DC neural block at the sciatic nerve could
suppress pain signals from propagating to the spinal cord, but allow normal propagation of sensation and muscle
movement.
Here we propose to understand the mechanism behind safe DC modulation of pain signals through
anesthetized mouse and rat experiments. We will conduct the behavioral experiments to understand the
effectiveness of this technology for addressing chronic pain in an awake animal. We will also conduct histological
studies to investigate the biological impact of the therapy. Finally, we will advance the SDCS technology by
identifying and solving the key technical challenges with a miniaturized and implantable SDCS.
Aim 1. Examine the mechanism of the iDC effect on suppression of nociceptive pain.
Aim 2. Examine the effects and underlying mechanisms of iDC on neuropathic pain signals.
Aim 3. Behavioral experiments to study iDC for inhibition of neuropathic pain.
Aim 4. Implantable SDCS technology development.
项目摘要
该项目的核心目标是推进治疗应用和使用离子的潜力
直流电流与神经系统相互作用。与双相电荷平衡相比,直流电流(DC)
通常由神经plosthess使用的脉冲与神经系统接口,可以更自然地控制神经元
活动。与用于激发神经元的双相电流脉冲不同,DC可以激发,抑制和调节灵敏度
神经元。虽然DC可以在短时间内用于与神经系统相互作用,但长期使用此
由于DC的继承,对植入式假体应用的刺激范式是不可能的
违反金属电极界面处的电荷注入安全限制。新技术,安全直接
当前刺激(SDC)克服了这些限制,并为研究开辟了额外的途径
使用直流与神经系统接口的令人兴奋的可能性。
我们将优化使用离子DC来改善慢性疼痛抑制的性能。慢性的
抑制疼痛需要抑制从传导作用电位的神经元携带神经元的疼痛。我们获得了
麻醉大鼠模型中的初步数据,表明坐骨神经的安全DC神经阻滞可以
抑制从传播到脊髓的疼痛信号,但允许正常的感觉和肌肉传播
移动。
在这里,我们建议了解通过
麻醉小鼠和大鼠实验。我们将进行行为实验,以了解
这项技术可以解决清醒动物中慢性疼痛的有效性。我们还将进行组织学
研究该治疗的生物学影响。最后,我们将通过
通过微型和可植入的SDC来识别和解决关键的技术挑战。
目标1。检查IDC效应对伤害感受疼痛的效果的机制。
目标2。检查IDC对神经性疼痛信号的影响和潜在机制。
目标3。研究IDC以抑制神经性疼痛的行为实验。
目标4。可植入的SDCS技术开发。
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)
A Cuff Lead for Delivering Ionic Direct Current (iDC) to Block Neural Activities of Sciatic Nerve.
用于输送离子直流电 (iDC) 以阻断坐骨神经神经活动的袖带导线。
- DOI:10.1109/embc40787.2023.10340183
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Cheng,C;Foxworthy,GE;Fridman,GY
- 通讯作者:Fridman,GY
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