研究人员希望该平台将帮助研究人员为各种疾病,包括糖尿病、类风湿性关节炎和关节炎,创建新疗法的精确模型心血管疾病。像心脏起搏器一样,神经刺激装置被植入人体,并按程序向神经发送有目标的电脉冲。这些电脉冲可以启动或抑制神经信号,改变器官功能的调节,并可能治疗疾病。在某些情况下,神经刺激是一种很有前途的药物替代品。
某些电刺激疗法,比如迷走神经刺激疗法已经被证明是对传统药物治疗无效的癫痫和抑郁症等疾病的有效治疗方法。
杜克大学(Duke University)沃伦·格里尔(Warren Grill)生物医学工程实验室的研究主任尼科尔·佩洛(Nicole Pelot)说:“尽管临床前的数据很有希望,但将神经刺激应用于临床仍具有挑战性,因为动物和人类,甚至人与人之间的神经解剖学存在很多差异。”“这些变化需要选择不同的电极或刺激参数来实现目标反应,这可能有点像猜谜游戏。”
虽然计算建模允许研究人员在电刺激中避免一些猜测,但建模过程是高度复杂的,这通常限制了它的使用,并限制了模型的重现性和重用。格里尔是杜克大学埃德蒙·t·普拉特生物医学工程学院的杰出教授,他花了四年时间和同事们开发了一个解决方案。
Grill说,用于表征电神经阈值的自动模拟(ASCENT)使神经刺激的建模更容易、可重复和有效。它允许研究人员定义各种信息,如神经几何形状、纤维模型、电极设计和刺激波形,然后模拟神经对电脉冲的反应。
ASCENT的自动化技术允许用户复制之前发表的研究模型,将一个可能需要数年时间的过程变成可能只需要几周或几天的事情。
格尔实验室的本科生研究助理杰克·卡瑞洛补充说:“我们设计的代码非常具有可扩展性。”“我们将这个复杂的系统分解成多个子组件,每个子组件都是可定制的。”
ASCENT是一个开源项目,用户可以免费访问,这是美国国立卫生研究院共同基金的“刺激周边活动以缓解病情计划”(SPARC)的一部分。ASCENT软件可在此处下载。
“一个如此专业化的工具通常对更多的新手用户来说是不可访问的,”博士Eric Musselman说。我们希望ASCENT将有助于推动科学的发展,因为更多的研究人员能够使用计算模型设计和解释治疗干预措施
资料来源:杜克大学