人脑轴突直径分布对深部脑电刺激中电场影响的估计
摘要：深脑刺激激励的电场强度模拟常常使用有限元法（FEM）来估计激励导电线圈周围的受影响组织。先前的研究发现，脑深部刺激在大约0.2 V/mm处开始明显激活轴突，对应于单个轴突触发的模拟中3.4μm轴突的激活。然而，大多数脑中的轴突要小得多，因此预计电场的影响随着电场强度的增加而变得更强，因为越来越多的轴突被激活。 目标：根据电场强度估计激活的轴突比例。 方法：使用联合电缆和Hodgkin-Huxley模型在Medtronic 3389导线的FEM模拟电场中获得了1至5μm髓鞘化轴突的激励所需的电场阈值。将这些阈值与文献中人脑中几个结构的平均轴突直径分布进行比较，以估计在0.1至1.8 V/mm的电场强度水平下激活的轴突比例。 结果：估计DBS的效果为41×EF - 7.4％，从阈值电场强度EFt0 = 0.18 V/mm开始。 结论：在0.18 V/mm的阈值电场强度以上，DBS在体素中激活的轴突比例估计呈线性增加。这意味着在进行DBS的改善图时，EF在0.18 V/mm以上和临床结果之间的线性回归是一种合适的统计方法。
作者：Johannes D. Johansson
论文ID：2102.09956
分类：Biological Physics
分类简称：physics.bio-ph
提交时间：2021-10-12