Gleichzeitige Tiefe Hirnstimulation (DBS) und der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) sind entscheidend für das Verständnis der funktionellen neuronalen Netzwerke und die therapeutischen Wirkungen und Mechanismen der DBS-Therapien. Konventionelle DBS-Elektroden in der Regel führt zu schweren Verzerrungen des Erdmagnetfelds, das schafft große Artefakte in der MR-Bilder und damit behindert die funktionelle Untersuchung der DBS-fMRT.
Kürzlich, eine Zusammenarbeit zwischen Dr. Duan Xiaojie-Gruppe (Department of Biomedical Engineering, College of Engineering, Peking University) und Dr. Liang Zhifeng ‚ s group (Institute of Neuroscience, Zentrum für Exzellenz in der Hirnforschung und Intelligence Technology, CAS) hat dazu geführt, eine neuartige MRT-kompatible Graphen-Faser-DBS-Elektrode. Mit einem Parkinson-Ratten-Modell, dieses neuartige Elektrode erreicht die volle Aktivierung Muster-Zuordnung durch gleichzeitige Tiefe Hirn stimulation und fMRT, und zeigte eine enge Beziehung zwischen fMRI-Aktivierung und DBS therapeutische Verbesserung.
Dieses neuartige graphene-Faser-DBS-Elektrode 70-mal mehr charge injection capacity als Elektroden aus Platin-iridium (PtIr), das ist das material, das am häufigsten in klinischen DBS, und weist eine viel kleinere Artefakte in den beiden T2-gewichtete strukturelle Bilder und T2-gewichteten funktionellen echo-planar-Bilder mit einer high Bereich von 9,4-Tesla (Abbildung 1). Darüber hinaus ist dieser Elektrode zeigt eine hohe Stabilität unter ständiger überstrom-Taktung. Die Nutzung dieser Graphen-Faser-DBS-Elektrode, subthalamicus (STN) stimuliert wurde, als die DBS-target im Parkinson Rattenmodell signifikant verbessert Ratten‘ motor-Fähigkeit und reduziert die Motorische Defizit.
Der einzigartige Vorteil dieser neuartigen DBS-Elektrode aktiviert die volle Aktivierung pattern mapping mit gleichzeitiger DBS und fMRT, einschließlich der DBS-target (STN) selbst. Die fMRT-Aktivierung Amplituden von mehreren wichtigen Regionen des Gehirns gefunden wurden, die in engem Zusammenhang mit mobilen Geschwindigkeits-Verbesserung, einschließlich STN, motor cortex, internen globus pallidus (GPi), externe globus pallidus (GPe) und caudate putamen (CPu) (Abbildung 2). Das obige Ergebnis deutet darauf hin, dass die therapeutische Wirkung von STN-DBS bei der Parkinson-Krankheit kann erreicht werden, indem beide orthodromic und antidromic Effekt der elektrischen stimulation.